Brevet FR2689646A1 — publié le 19931008

La présente invention concerne un récepteur radar et est particulièrement destinée à s'appliquer à des récep- teurs dans Lesquels Les échos radar sont susceptibles de comporter un bruit atmosphérique Ceci peut arriver avec des radars à longue portée très sensibles fonctionnant dans la bande des hautes fré- quences Un bruit atmosphérique dû à des orages éloignés peut provoquer La superposition de pointes d'un haut-niveau énergétique à un signa L d'échos radar de niveau assez bas et, de façon géné- -ral-e, ce signal d'échos ne peut par conséquent pas être traité et doit être rejeté Ceci est un problème sérieux dans les cas o des signaux d'échos faibles sont traités pendant une durée suffisante pour que s'accumule un retour d'écho suffisamment intense pour pouvoir être uti Lisé. L'invention vise à produire un récepteur radar perfectionné. Selon cette invention, un récepteur radar pour hautes fréquences comporte un moyen -permettant de retarder un élément de signa L d'échos reçu tout en déterminant si ce signal comporte une composante de bruit atmosphérique, un moyen permet- tant de rejeter cet-éLément si une composante de bruit a été détectée, et un moyen permettant de le remplacer par un élément de signal d'échos reçu immédiatement avant de façon que la continuité soit maintenue dans la composante de fréquence dominante associée à un signal de retour de Bragg. Dans un radar à hautes fréquences, qui fonc- tionne typiquement à une fréquence d'onde continue émise apparte- nant à la gamme de 3 à 30 M Hz, L'écho radar comporte une compo- sante Dopp Ler de la bande des basses fréquences que l'on estime être des parasites dus à la réflexion par les vagues de la mer et qui est appe Lé le retour de Bragg Les retours de Bragg ont une va Leur comprise dans l'intervalle-de + 0,5 Hz et sont cons- titués par un certain nombre de composantes de fréquence distincte se superposant à un spectre continu large La composante de fré- quence dominante est Liée à La fréquence radar par la relation = + 9,81 f fd V c c o fd est Le retour de Bragg du premier ordre (dominant) exprimé en hertz,-fr est La fréquence radar émise exprimée en mégahertz, r et c est La vitesse de la lumière exprimée en mètre/seconde. De préférence, Ledit éLément de signal d'échos reçu immédiatement avant est maintenu temporairement dans un dis- positif retardateur possédant une caractéristique de retard qui est déterminée par la fréquence de retour de Bragg dominante attendue. La description suivante, conçue à-titre d'i L Lus- tration de L'invention, vise à donner une mei L Leure compréhension de ses caractéristiques et avantages; e L Le s'appuie-sur les dessins annexés, parmi Lesquels la figure 1 est un schéma explicatif montrant des formes d'onde associées aux retours radar en hautes-fréquences, et la figure 2 montre une mise en oeuvre de l'in- vention sous forme de schéma de principe. IL a été montré que les pointes dues au bruit atmosphérique pouvaientêtre un prob Lème majeur dans la: réception radar en hautes fréquences Ces pointes sont-dues à des orages locaux et à une activité électrique ionosphérique et se manifestent sous forme de sursauts apériodiques de bruit pseudo-blanc Ce bruit peut constituer un prob Lème particulièrement sérieux dans les systèmes radar en hautes fréquences o il peut être nécessaire de traiter de manière cohérente les retours radar sur des Laps de temps s'étendant jusqu'à 100 secondes. Le retour radar, qui est le-signal d'échos, est constitué principalement des trois composantes représentées sur la figure 1 La ligne supérieure de la figure 1 montre une composante Doppler en basses fréquences (B F) dominante qui est due au retour dit de Bragg Cette basse fréquence vaut environ moins que +,0,5 Hz, et est constitué d'um certain nombre de composantes de fréquences distinctes se superposant à un spectre continu Large, comme précé- demment indiqué IL existe en outre un retour Doppler en hautes fréquences de faible amplitude (H F) venant de navires ou dlaéronefs. Cette haute fréquence a une valeur appartenant à l'intervalle de + 75 Hz, typiquement, et, dans le système radar de hautes fréquences, cette composante de signal représente Le signal vou Lu La troisième Ligne de La figure 1 représente Les pointes dues au bruit atmosphé- rique On peut considérer qu'il s'agit de sursauts de bruit blanc d'amplitude élevée durant entre 2 ps et 200 ms Leur existence, se superposant à un signal en hautes fréquences voulu représente une discontinuité qui conduit généralement à L'abandon du signal de retour radar, ceci mettant fin-à L'intégration cohérente du retour radar et retardant La détection des cibles voulues Comme un radar de hautes fréquences possède une portée extrêmement longue, il existe malheureusement une forte probabilité que ses retours radar soient contaminés par des pointes de bruit atmosphérique, ce qui rend le radar inefficace pendant une partie assez importante du-temps Les trois composantes se combinent dans le signal de retour composite indiqué par la ligne inférieure de la figure 1, et celle-ci représente le signal réel existant sur un récepteur radar, étant entendu que le signal de fréquence porteuse du radar (non représenté) est éliminé par le récepteur. Les parties du récepteur radar se rapportant à-l'invention sont représentées schématiquement sur la figure 2. On notera que, en pratique, comme cidessus mentionné, le retour radar est formé sur un signal porteulr à fréquence relativement élevées, appartenant à la gamme de 3 à 30 M Hz Cette onde porteuse est éliminée à l'étage d'entrée du récepteur radar, et la modula- tion restante, qui est représentée par le signal composite du bas de la figure 1, est appliquée à la bande d'entrée 1 o il est délivré via un convertisseur analogique-numérique 2 à un détecteur de seuil numérique 3 Le convertisseur 2 transforme la forme d'onde analogique entrante en une série de valeurs-numériques séquentielles, et le détecteur de seuil numérique 3 qui le suit est réglé de façon à reconnaître l'existence d'une pointe de bruit atmosphérique qui pourrait dégrader la réponse radar Il peut s'agir simplement d'un détecteur de seuil en amplitude, ou bien il peut combiner la détec- tion d'amplitude avec la détection énergétique, c'est-à-dire il peut tenir compte de la durée d'une pointe de bruit dépassant une valeur particulière En tout cas, puisque la pointe de bruit présente une amplitude et une énergie notablement plus grandes que celles de tout signal de retour voulu, on peut très facilement La recon- naître. Lorsqu'une pointe de bruit a été détectée, on utilise Le signal de sortie du détecteur de seuil numérique 3 pour actionner un commutateur 4 qui déconnecte une borne 5 vis-à-vis d'un processeur cohérent 8, ayant pour effet d'extraire les com- posantes Doppler, et qui connecte le processeur 8 sur une borne 6. En cas de non-détection d'une pointe de bruit, le signal voulu est délivré par le convertisseur 7 à l'intégrateur'8, o il est uti- lisé de la-manière nécessaire, via un registre à décalage 7 faisant fonction de dispositif retardateur Le registre-à décalage possède un. retard td qui est compris entre 20-ps et 200 ms, en fonction des caractéristiques du-radar et-de la durée maximale de retard pouvant êtretolérée sans nuire à un fonctionnement-satisfaisant du processus d'intégration ultérieur. De plus, le signal-de sortie du registre à décalage-7 est renvoyé, via une boucle 9, sur l'entrée d'un autre registre à décalage-10, qui possède un retard-effectif déterminé par la-fréquence-d'un osci Llateur ll produisant un signal d'horloge à destination du registre à décalage-10 La-fréquence fck de l'osci L- lateur 11 est donnée par: /9,81 -f f rt (Hz) fck Si l'on fait en sorte que le retard produit par le- registre à décalage 10 soit-exactement égal à un cycle de Bragg, comme représenté par la ligne supérieure de la figure 1, il est possible d'éliminer efficacement une pointe de bruit sans interrompre le traitement cohérent du radar. Ainsi, lorsque le détecteur de seuil numérique 3 détecte une pointe-de bruit qui amène le commutateur 4 à venir sur le contact 6, il reste-maintenu dans cette position pendant exac- tement la durée d'un cycle de Bragg, ou un multip Le de celui-ci. Pendant cette durée, un cycle précédent du signal composite est fourni au processeur cohérent 8, et la partie-du signal de retour qui est en train de traverser le registre à décalage 7 est rejetée. En pratique, la durée d'une pointe de bruit atmosphérique est notablement inférieure à celle d'un cycle de Bragg Toutefois, s'il se produit un certain nombre de pointes de-bruit en succession rapide, i L est possible que le commutateur 4 soit connecté à la borne 6 pendant un nombre donné de cycle de Bragg, jusqu'à une valeur maximale déterminée par le retard total pouvant être con- féré par le registre à décalage 7. En assurant qu'il n'existe aucune discontinuité de phase dans le signal de Bragg à basse fréquence, il est pos- sible d'effectuer le traitement cohérent sans interruption, bien qu'il y ait une discontinuité de phase dans le signal en hautes fréquences représentant le retour Doppler des cibles voulues. Toutefois, cette discontinuité de-phase peut être traitée à l'intérieur du système. La figure 2 montre également-une autre manière d'utiliser Le-détecteur de seuil, cette autre manière étant illus- trée par une ligne en trait interrompu Au lieu d'utiliser le détecteur de seuil numérique 3, on peut connecter directement un détecteur de seuil analogique 14 sur l'entrée 1, son signal de sortie étant utilisé sous forme analogique pour commander le fonctionnement du commutateur 4 Que le détecteur de seuil soit mis en oeuvre sous forme analogique ou numérique dépendra de l'économie avec laquelle chacun pourra être mis en oeuvre, et de la manière dont on peut réaliser pour un radar particulier la meilleure détection possible d'une-pointe de bruit. 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 limi- tatif, diverses autres variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. f R E V E N D I C A T I O N S 1 Récepteur radar caractérisé en ce qu'il comporte un moyen qui permet de retarder ( 7) un élément de signal d'échos reçu tout en déterminant ( 3) si ce signal comporte une composante de bruit atmosphérique ou non, un moyen ( 4) permettant de rejeter cet élément si une composante de bruit est détectée, et un moyen ( 10) permettant de le remplacer par un élément de signal d'échos reçu immédiatement avant de façon que la continuité soit maintenue dans la-composante de fréquence dominante associée à un signal de retour de Bragg. 2 Récepteur radar selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'information d'échos obtenue à partir d'éléments de signaux d'échos reçus séquentiellement subit un traitement cohérent ( 8) pendant une certaine durée, ledit traitement com- portant un élément de remplacement dans le cas-o un élément corrompu a été détecté. 3 Récepteur radar selon-la revendication-1, carac- térisé en ce-que l'élément de signal d'échos reçu immédiatement avant est maintenu temporairement dans un dispositif retardateur ( 10) possédant une caractéristique de retard déterminée par la fré- quence de retour de Bragg dominante attendue. 4 Récepteur radar selon la revendication 3, carac- térisé en ce que ledit dispositif retardateur est doté d'un moyen permettant de modifier sa durée de retard. 5 Récepteur radar selon la revendication 4, carac- térisé en ce que ledit moyen comporte une source ( 11) de signaux d'horloge dont la fréquence est liée à la fréquence du signal de retour de Bragg.