Brevet FR2701768A1 — publié le 19940826

La presn-te invention concerne un procédé et un dis- positif de traitement, de signaux, dans lesquels un signal de fai- ble amplitude est détecté dans les limites d'un signal présentant une amplitude beaucoup plus importante. Le problème de l'extraction'd'un signal faible en présence d'un signal puissant se rencontre souvent dans le domai- ne du traitement des signaux Si les deux signaux sont connus et séparés du point de vue fréquence, divers procédés de filtrage peuvent alors être utilisés pour éliminer le signal non désiré. Des signaux séparés dans le temps peuvent par exemple être ache- minés par des circuits de porte à déclenchements périodiques et être éliminés Cependant, si les relations entre les signaux sont inconnues et/ou que les signaux se chevauchent dans le temps et en fréquence, la séparation des signaux est difficile. La présente invention vise à remédier à ces inconvé- nients en fournissant un procédé et un dispositif de traitement de signaux, permettant de séparer un signal faible d'un signal beaucoup plus puissant. Conformément à l'invention, le procédé pour traiter des signaux formés par une combinaison d'un signal de faible am- plitude avec un signal d'amplitude plus importante consiste à diviser un signal d'entrée selon deux canaux A et B, à limiter les signaux dans un canal (A) de manière à supprimer les modula- tions d'amplitude d'un petit signal tout en préservant les in- formations de phase du signal d'entrée total, à combiner les deux canaux de telle sorte que le signal situé dans le canal A perturbe le signal situé dans le canal B afin de supprimer le signal le plus important. Le signal le plus faible et/ou le plus important peuvent être des signaux à impulsions ou à ondes entretenues. Conformément à l'invention, un dispositif de trai- tement des signaux destiné à traiter un signal contenant un petit signal (S) dans les limites d'un signal plus important (S) comprend un diviseur de puissance destiné à fournir des signaux dans deux canaux (A, B) à partir d'un signal d'entrée, un li- miteur disposé dans un canal, un atténuateur disposé dans l'autre canal, un déphaseur disposé dans l'un des deux canaux de manière à coopérer avec 1 ' atténuateur pour rendre égale la puissance des signaux quittant les deux canaux et un circuit destiné à combiner les signaux des deux canaux (A, B), le montage étant tel que des signaux se trou- vant dans les deux canaux (A, B) se combinent et suppriment les signaux les plus importants (S). u Un retard de phase de XT radians peut être introduit dans un canal et les signaux des deux canaux peuvent être addi- tionnés dans un circuit de combinaison de puissance. A titre de variante, les signaux des deux canaux peuvent être multipliés dans un mélangeur. L'entrée du dispositif de traitement des signaux peut s'effectuer à travers un circuit à commande de gain automatique de manière à limiter la variation d'amplitude du signal d'entrée. Les signaux-de sortie provenant du dispositif de traitement peuvent être filtrés par un condensateur ou un filtre passe-bandé. Le dispositif de traitement des signaux peut être mis en oeuvre en utilisant soit des circuits analogiques soit des circuits numériques. D'autres caractéristiques et avantages de la présente in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs formes de réalisation possibles, faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente schématiquement sous forme de blocs un radard classique mettant en oeuvre un dispositif de trai- tement des signaux selon l'invention la figure 2 représente schématiquement sous forme de blocsune forme de réalisation du dispositif de traitement des signaux destinée à être utilisée dans le radar représenté sur la figure 1; la figure 3 représente schématiquement sous forme de blocs une variante du dispositif de traitement des signaux selon l'in- vention la figure 4 représente schématiquement un diagramme des vecteurs de phase, les valeurs réelles r étant portées en abcisses et les valeurs imaginaires i étant portées en ordonnées, illustrant un signal contenant deux formes d'ondes S et S; et la figure 5 représente schématiquement un diagramme des amplitudes des formes d'ondes en fonction du temps t en même temps qu'un diagramme des vecteurs de phase. En se référant à la figure 1, un équipement radar comprendessentiellement un circuit rythmeur 1 qui fournit des impulsions de rythme à un générateur radio fréquence 2 Le signal radio fréquence ou haute fréquence est amplifié, par exemple par un tube amplificateur -3 à ondes progressives, et est omis par une, antenne Tx. Les signaux radio fréquence de retour sont reçus par une antenne X et sont transmis, par l'intermédiaire d'un dispositif 4 de traitement des signaux selon l'invention, à un mélangeur 5, dans lequel le signal radio fréquence est mélangé avec un signal provenant d'un oscillateur local 6 de manière à fournir un signal à fréquence intermédiaire Ce signal à fréquence intermé- diaire est détedté par un détecteur 7 et amplifié par un ampli- ficateur 8 de manière à fournir un signal vidéo destiné à un traitement et à un affichage classiques sur un tube 9 à rayons cathodiques, qui reçoit des impulsions de synchronisation pro- venant du circuit rythmeur 1. D'une façon classique, plusieurs courtes rafales de signaux radio fréquence sont émises en direction d'une cible. Une petite -proportion de ces signaux radio fréquence est réf Jéchie en retour et reçue par l'antenne de réception Rx Le signal radio fréquence reçu est traité de manière à donner un signal vidéo présentant une amplitude et une valeur de retard dans le temps. L'amplitude du signal vidéo est déterminée par exemple par la taille, la distance et la nature de la cible; le retard dans le temps (c'est-à-dire le temps s'écoulant entre l'émission et la réception du signal) est déterminé par la portée de la cible Le signal désiré est souvent accompagné par des signaux non désirés présentant une amplitude plus importante, qui peuvent étre en coïncidence dans le temps et/ou en fréquence. Un circuit destiné à extraire le signal faible SU du signal im- portant non désiré S est représenté sur la figure 2 Le signal u incident Su + Sw est réparti dans deux canaux A et B par un diviseur de puissance 11 qui communique également un retard de phase de 180 degrés au canal B Le canal A contient un limi- teur 12 auquel est associé une polarisation variable 13 Le canal B contient un atténuateur variable 14 et un déphaseur va- riable 15 Les signaux des deux canaux A et B sont combinés dans un circuit de combinaison de puissance 16 De préférence, un circuit 17 à commande de gain automatique commande la variation des signaux d'entrée jusque dans les limites de 2 d B La. différence de phase de 180 degrés entre les canaux A et B peut êtreintroduite au début du montage, colmme cela est représenté, ou bien à la fin de ce dernier, par exemple par le circuit de com- binaison 16. Lors du fonctionnement, l'atténuateur 14 et le dé- phaseur 15 sont ajustés de telle sorte que des valeurs égales de puissance avec un déphasage de 180 degrés pénètrent dans le circuit de combinaison de-puissance 16 Le limiteur 212 est po- larisé d'une façon convenable de manière à supprimer la modulation. d'amplitude provoquée par le signal Sw jusqu'à une valeur de 6 d B Lorsque les signaux des deux canaux A et B sont combinés avec un déphasage de 180 degrés, le signal le plus important Su est complètement annulé (dans le cas idéal) tandis que le signal le plus faible Sw ne subit qu'une annulation relativement faible Le signal de sortie est donc le signal Sw seul. Certaines circonstances peuvent donner naissance à une mauvaise adaptation dans le circuit de combinaison de puis- sance et il peut en résulter des signaux de niveau continu ou à fréquence faible Ces derniers peuvent être éliminés au moyen d'un condensateur d'arrêt ou d'un filtre passe bande 18 L'action du limiteur 12 est expliquée ci-après en se référaht à la figure 4 qui représente schématiquement un diagram- me des vecteurs de phase illustrant le signal le plus important Su et le signal le plus faible S, Le signal d'entrée appliqué au dispositif de traitement des signaux est le signal résultant instantané R Lorsque le signal S est un signal d'amplitude u constante, la petite modulation d'amplitude du signal R qui est provoquée par le signal S, est réduite par l'action limitatrice du limiteur 12. Les valeurs limitées du signal résultant, RL, sont combinées avec le signal non limité R déphasé de -T radians Il en résulte une annulation de la plus grande partie des signaux, à l'exception de la valeur de l'amplitude du signal faible qui est supprimée par le limiteur 12, c'est-à-dire le signal désiré S En supposant que l'amplitude du signal R soit main- tenue raisonnablement uniforme, par exemple dans la limite de 2 d B, l'analyse ci-dessus s'applique également lorsque la fré- quence du signal Su varie, à la fois ppa ondes entretenues et par impulsions. Une autre forme de réalisation du dispositif de trai- tement selon l'invention est représentée sur la figure 3 Un signal d'entrée (S u l) est réparti dans deux canaux A et B par un di- viseur de puissance 21 Dans le canal A, un limiteur 22, auquel est associé un circuit de polarisation 22 a, est monté de manière à fournir ses signaux de sortie limités à des mélangeurs 25 et 27, Dans le canal B, un atténuateur variable 23 et un déphaseur variable 24 sont montés en série et fournissent leurs signaux de sortie au mélangeur 25 La fonction de l'atténuateur 23 et du déphaseur 24 consiste à rendre égales la puissance et la phase pour les deux signaux d'entrée du mélangeur 25 Entre les mélan- geurs 25 et 27, on monte un filtre 26 de sélection de fréquence. Les signaux de sortie provenant du mélangeur 27 sont filtrés par un filtre passe-bande 28 qui est centré sur la fréquence du géné- teur 2 ( figure 1) Un circuit 29 à commande de gain automatique peut être introduit au niveau de l'entrée du diviseur 21 et commandé par le niveau de valeur continue du signal de sortie du mélangeur 25. Le fonctionnement de la forme de réalisation repré- sentée strla figure 3 est expliqué en se référant à la figure 5 qui représente des formes d'ondes d'amplitude en fonction du temps en même temps qu'un diagramme des vecteurs de phase. Le signal instantané résultant des deux signaux S et S' est R, qui est le signal d'entrée appliqué au dispositif de traitement des signaux La forme d'onde du signal R est reprscin- téc schématiquemcnt en traits interrompus, son enveloppe E w étant le s gnal de battement des signaux Su et Sw Le signal de sortie provenant du limiteur 22 est le signal limité en amplitude RL correspondant à R et représenté en trait plein et il y a lieu de noter que l'information de phaseconcernant les deux signaux Su et S est préservée par l'action de limitation En multipliant le signal non limité R-par le signal limité R, on obtient un signal variable de signe constant, c'est-à-dire un signal pré- sentant un-niveau continu La variation du signal de sortie du mélangeur 25 par rapport à son niveau continu est la fréquence de battement des signaux S et S Lorsque le signal S est impor- u W u tant par rapport au signal S, le signal R tend alors vers la L valeur R et-le résultat du mélange des signaux R et R tend vers L une valeur continue Cette composante continue ou proche de la valeur continue est éliminée par le filtre 26 La composante de fréquence plus élevée, c'est-à-dire la fréquence de battement des signaux Su et Sw traverse le filtre 26 tandis que des com- posantes de fréquences encore plus élevées, qui sont déterminées par des harmoniques, sont éliminées. Pour obtenir un signal modulé à la fréquence du gé- nérateur 2, le signal de sortie du filtre 26 est mélangé avec le signal de sortie R L du mélangeur 22 de manière à éliminer le terme RL en ne laissant que le signal désiré-Sw Les termes correspondant aux bandes latérales non désirées sont éliminés par un filtre passe-bande centré sur la fréquence du générateur 2. En considérant le domaine des fréquence, les signaux d'entrée appliqués au mélangeur 25 prennent pour valeur f L en pro- venance du canal A et fu et fw en provenance du canal B (les valeurs f L' fu et f étant les fréquences correspondant aux signaux RL, Su et S) Les signaux de sortie provenant du mélangeur ont pour valeur réelle f L fu et f L f Pour des valeurs importantes du signal Su par rapport au signal S, le signal f L f tend vers zéroest continu et par conséquent arrêté par le filtre 26 Ce filtre 26 est réglé pour transmettre la valeur f L f Les signaux d'entrée appliqués au mélangeur 27 ont donc pour valeurs f L fw et f L Les signaux de sortie de ce mélangeur 27 ont donc pour valeurs f L L et L L f) Parmi tous ces signaux, le filtre 28 est réglé pour ne laisser passer que la valeur f'. w Dans la description ci-dessus correspondant aux fi- gures 2, 3 et 4, on s'est référé au signal d'entrée radio fréquence ou haute fréquence Liinvention n'est pas limitée à une telle fréquence et peut être utilisée dans les étages à fréquence in- termédiaire d'un équipement radar De plus, l'invention peut être utilisée dans d'autres types d'équipements, chaque fois qu'un signal faible désiré doit être extrait d'"in signal plus important non désiré. Le dispositif de traitement des signaux qui a été décrit ci-dessus en seréférant aux figures 2 et 3 peut être mis en oeuvre en utilisant soit des composants analogiques soit des composants numériques. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement li- mitatif et qu'on pourra y apporter toute modification utile, notamment dans le domaine des équivalences techniques, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Procédé pour traiter des signaux formés par une combinaison d'un signal à amplitude faible et d'un signal à am- plitude plus importante, caractérisé par le fait qu'on divise le signal d'entrée selon deux canaux A et B, on limite les si- gnaux dans un canal (A) pour supprimer les modulations d'ampli- tude d'un signal faible tout en préservant l'information de phase du signal d'entrée total, et l'on combine les signaux des deux canaux de telle sorte que le signal du canal A perturbe le signal du canal B de manière à supprimer le signal le plus important. 2 Dispositif pour traiter un signal contenant un si- gnal faible (Sw) dans les limites d'un signal plus important (Su). et-pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un diviseur de puissance ( 11 ou 21) destiné à fournir des signaux à deux canaux (A, B) à partir d'un signal d'entrée, un limiteur ( 12 ou 22) disposé dans un canal, un atténuateur ( 14 ou 23) disposé dans l'autre canal, un déphaseur ( 15 ou 24) disposé dans l'un des deux canaux de manière à coopérer avec l'atténuateur ( 14 ou 23) pour rendre égale la puissance des signaux quittant les deux canaux (A, B) et un circuit ( 16 ou 25) destiné à combiner les signaux des deux canaux (A, B), le montage étant tel que les signaux se trouvant dans les deux canaux (A, B) se combinent et suppriment les signaux les plus importants (S 3 Dispositif suivant-la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un circuit ( 17 ou 29) à com- mande de' gain automatique, destiné à réduire la variation d'am- plitude du signal d'entrée. 4 Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le circuit destiné à combiner les signaux des deux canaux est un circuit de combinaison de pui- sance ( 16) et qu'un retard de phase de Ès radians est introduit dans un canal Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un filtre ( 18) destiné à éliminer les signaux continus ou à faible fréquence dans la sortie du circuit de combinaison de puissance ( 16). 6 Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé par le fait que la sortie du limiteur ( 12 ou 22) est commandée par un niveau de polarisation variable. 7 Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé par le fait que le circuit destiné à combiner les signaux des deux canaux comprend un mélangeur ( 25) et un filtre ( 26). 8 Dispositif suivant la revendication 7, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre un mélangeur ( 27) et un filtre ( 28) de manière à mélanger les signaux de sortie com- binés des deux canaux avec un signal provenant du limiteur ( 22). 9 Equipement radar caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif ( 2, 3, Tx) destiné à émettre des signaux hyperfréquences dans l'atmosphère, un dispositif (R) destiné X à recevoir des signaux hyperfréquences comprenant les si- gnaux émis et réfléchis en retour pa in objet, un dispositif ( 4) suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8 et destiné à traiter les signaux reçus de manière à fournir un signal (Sw) lié au signal émis avec réjection des signaux non désirés (S), un dispositif ( 5) destiné à mélanger le u signal (S) avec un signal d'un oscillateur local ( 6) de manière à fournir un signal à fréquence intermédiaire, un dispositif ( 7) destiné à détecter le signal à fréquence intermédiaire et un dispositif ( 9) destiné à représenterr le signal détecté.