Brevet FR2732469A1 — publié le 19961004

On a décrit au brevet français nO 79 02918 du 5 février 1979 un procédé permettant d'éliminer les actions de brouillage de brouilleurs émettant vers une antenne radar dont la direction de pointage est décalé par rapport à la droite reliant l'antenne au brouilleur. Ce procédé était fondé sur le fait que par utilisation d'un filtre convenablement constitué et convenablement commandé placé en avant de l'antenne, il était possible de modifier l'amplitude des lobes secondaires du diagramme de rayonnement de l'antenne en créant notamment des "creux" qu'il était possible de déplacer angulairement par rapport à la direction de pointage de l'antenne. En faisant coincider la direction du creux avec la direction d'émission du brouilleur (par rapport a l'antenne), il était ainsi possible d'annihiler l'effet du brouillage. Le même brevet décrit un procédé permettant de détecter par voie de conséquence la position d'un brouilleur en déterminant le moment où le brouillage ne crée plus de perturbation notable. Une telle recherche par "effet négatif" est relativement délicate et peu précise, compte tenu notamment du niveau de bruit résiduel de l'antenne. Dans la demande de brevet n" 81 18674 du 5 octobre 1981, on a décrit un filtre permettant de généraliser l'action d'inhibition des brouilleurs a toute antenne hyperfréquence a direction de polarisation quelconque, alors qu'au brevet nO 79 02918 susmentionné, l'atténuation n'était possible que dans la mesure où l'antenne hyperfréquence émettait une onde polarisée linéairement. Dans la demande de brevet plus récente, il n'était pas décrit cependant de procédé particulier pour la recherche et détermination de la position d'un brouilleur, étant renvoyé pour cette recherche à la procédure "d'effet négatif" préconisé à la demande précédente. L'objet de l'invention est d'améliorer et faciliter la recherche et la détermination de la position d'un brouilleur émettant vers une antenne radar équipée d'un filtre tel que décrit à l'un ou l'autre des brevets susmentionnés. Le procédé de l'invention se caractérise en ce que l'antenne comprenant au devant d'elle un filtre composé d'au moins un réseau de fils conducteurs chargés de diodes convenablement disposés et répartis permettant par une modulation des courants traversant lesdits fils d'obtenir une modulation en réponse de l'amplitude des lobes secondaires du diagramme de rayonnement de l'antenne, on effectue lacite modulation de façon à déplacer au moins une surintensification ou une "bosse" en augmentant par exemple d'au moins 10 à 15 dB le niveau d'un lobe secondaire distant angulairement c'un angle 5 par rapport à la direction de pointage de l'antenne, on détermine et relève à chaque instant la valeur de l'angle t fonction de la modulation des courants appliquée au réseau, on relève et détermine le niveau de bruit reçu par l'antenne pour chaque valeur de l'angle et on déduit la direction des brouilleurs à partir des niveaux maximum de bruits reçus. Une telle recherche par "effet positif" présente de nombreux avantages par rapport à la recherche "par effet négatif" antérieurement préconisée. En formant une "bosse" d'amplitude déplaçable de chaque côté de la direction de pointage de l'antenne, on élève sans difficulté de 10 à 15 dB au moins le niveau de bruit d'au moins un lobe secondaire déplaçable du réseau. Lorsque la position de ce lobe correspona à la direction angulaire f du brouilleur, le bruit reçu par l'antenne augmente considérablement et très nettement au-dessus du bruit de fond ae l'antenne. La détermination de la position peut ainsi être faite très facilement et rapidement (de l'ordre de quelques centaines de nanosecondes) . La détermination angulaire précise du lobe sera encore améliorée si l'antenne à laquelle est associé le système possède une voie d'écartométrie ce qui permettra une localisation encore plus rapide et plus précise de la direction du brouilleur. Bien entendu, une fois que la direction du brouilleur est déterminée, pour annihiler son effet, il suffit de commander comme décrit aux brevets précédents le "creux" du diagramme à l'endroit précis de l'angle + déterminé. L'invention concerne également et de façon essentielle une application du procédé de recherche et de détermination de la position d'un brouilleur émettant vers une antenne radar comme indiqué ci-dessus à l'annihilition de l'effet de brouillage sur une seconde antenne associée à la première. Selon l'invention, l'annihilition de l'effet de brouillage est obtenu par addition au niveau du circuit de réception de la seconde antenne radar des signaux de réception radio-electriques dérivés de la premiere antenne et nodulés par ledit filtre de façon à sensiblement annuler cans le diagramme de réception de la seconde antenne les lobes secondaires correspondant à l'angle + de positionnement du brouilleur, positionnement déterminé par la première antenne. Avec une telle procédure, apparaissent immédiatement de très nombreux avantages, et notamment les suivants a) il devient possible de dissocier l'antenne de recherche et de détermination des brouilleurs de l'antenne de surveillance proprement dite. Par suite, l'antenne de recherche et de détermination peut prendre la forme d'une petite antenne auxiliaire équipée du filtre modulant susmentionné, tandis que l'antenne principale peut être toute antenne de type connu à balayage mécanique ou électronique qui n'a pas besoin d'être équipée d'un filtre modulant. On gagne donc en simplicité et économie de construction, en fiabilité et en efficacité. En particulier, l'antenne principale ne recevant pas en devant d'elle un filtre modulant, on n'a à ce niveau aucune perte d'insertion.En outre, l'antenne principale de surveillance est déchargée de la procédure de recherche et de détermination des brouilleurs, ce qui permet d'utiliser toute sa puissance pour l'effet de surveillance qui lui est dévolu. b) du fait de la procédure d'addition au niveau du circuit de réception de la seconde antenne, de signaux dérivés de la première antenne permettant d'opposer directement des lobes secondaires du diagramme de l'antenne principale et du diagramme de l'antenne auxiliaire, il est possible, en cas de présence de plusieurs brouilleurs émettant dans diverses directions, de répéter et d'additionner, indépendamment les unes des autres les opérations d'annihilation des lobes secondaires du diagramme de l'antenne principale dans les directions déterminées des brouilleurs et d'en annuler ou réduire les effets. Cette indépendance des procédures d'annihilation de plusieurs brouilleurs distincts apparaît comme entièrement nouvelle dans la technique et résoud de manière élégante un pro blème très ardu. c) il est parfaitement possible d'associer à une antenne principale à polarisation rectiligne, une antenne auxiliaire à polarisation circulaire, ce qui permettra de recouvrir les défauts de polarisation de l'antenne principale. Pour la mise en oeuvre de l'invention, on utilisera un dispositif qui se composera principalement de - une première antenne radar auxiliaire pourvue d'un filtre modulant (permettant la recherche et la détermination des brouilleurs) - une deuxième antenne radar principale (effectuant la surveillance de l'espace) ; - un dispositif additionneur, permettant l'addition, au niveau des signaux reçus par l'antenne principale, de signaux de réception modulés dérivés ou issus de l'antenne auxiliaire. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - La figure 1, montre le diagramme d'éclairement d'une antenne dans lequel est portée en ordonnées l'intensité du signal reçu par l'antenne, mesurée en décibels, en fonction de l'angle considéré mesuré en abscisses de part et d'autre de l'axe de pointage de l'antenne - La figure 2, est un diagramme analogue à celui de la figure 1 montrant la déformation du diagramme dans une procédure de poursuite d'un brouilleur - La figure 3,explique de façon schématique une procédure préférée de modulation des lobes secondaires du diagramme de l'antenne pour la recherche d'un brouilleur - La figure 4, montre le diagramme de réception d'une antenne équipée d'un filtre lorsque ce filtre est passif - La figure 5, montre le même diagramme que celui de la figure 4 mais dans lequel le filtre est actif - La figure 6, illustre comme la figure 5 le déplacement de la bosse de surintensification en fonction de la modulation appliquée au filtre - La figure 7, montre de façon schématique une application de l'invention à la recherche et détermination de brouilleurs et l'annihilation de leur effet au niveau d'une antenne de surveillance associée - La figure 8, montre de façon schématique comment s'effectue la procédure d'addition des signaux entre l'antenne principale et l'antenne auxiliaire pour l'annihilation des effets de brouillage de différents brouilleurs. On se reportera tout d'abord aux figures 1 et 2 pour décrire la procédure de recherche et de détermination dans un exemple d'application utilisant un filtre, placé en avant de l'antenne, constitué de fils conducteurs chargés de diodes, comme décrit au brevet précédemment mentionné nO 79 02918. Le filtre, qui ne fait pas partie de la présente invention, ne sera pas redécrit, étant rappelé qu'il est essentiellement constitué d'un réseau de fils chargés de diodes ou "fils-diodes" convenablement commandés en courants électriques modulés permettant la modulation à la réception des lobes secondaires de l'antenne. De façon plus précise, on rappelle, en faisant tout d'abord référence à la figure 1, que lorsque le filtre est alimenté en courants forts, tous égaux, par exemple d'une dizaine de milliampères, le diagramme de rayonnement de l'antenne n'est pratiquement pas perturbé, l'irnplantation du filtre introduisant seulement une légère atténuation du signal.En trait pointillé, à la figure 1, on a illustré ce diagramme, dans lequel sont portés , en abscisses les angles, et en ordonnées, les amplitudes en décibels des différents lobes, le lobe central étant supposé pointé sur l'angle + = O. Comme décrit aux brevets susmentionnés, le filtre est commandé en courants forts au moment de l'émission du signal. Par contre, lors des périodes de réception, le filtre est commandé en courants modulés, chaque fil du réseau étant traversé par un courant d'intensité donnée comprise entre quelques microampères et quelques milliampères, perturbant la courbe, essentiellement au niveau des lobes secondaires de l'antenne qui sont déformés comme montré par la courbe en trait plein. Le lobe principal n'est pas perceptiblement affecté à l'échelle des dessins. On constate sur la courbe en trait continu de la figure 1, que l'on a ainsi deux "bosses" ou surintensifications très nettes des lobes secondaires pour les angles égaux à -500 et +500 respectivement. Conformément à l'invention, et contrairement à ce que l'on faisait dans les brevets précédents, on effectue une très forte modulation de l'amplitude, de façon à obtenir un accroissement d'au moins 10 à 15dB de certains des lobes secondaires. Par une modulation appropriée de cette modulation d'amplitude des courants, on peut déplacer les "bosses". Ainsi, à la figure 2, on voit qu'on a déplacé la "bosse" située à -500 vers l'angle -450. Si un brouilleur B est situé dans cette direction, le niveau relativement élevé de la "bosse" donnera un signal de brouillage très fort qui permettra immédiatement de déterminer la valeur de l'angle considéré, laquelle est connue, puisqu'elle dépend directement de la loi de modulation connue appliquée au filtre. I1 y a lieu de noter que toutes ces opérations peuvent être effectuées en l'espace de quelques centaines de nanosecondes.En d'autres termes, la détection du brouilleur peut être quasi immédiate. En outre, cette opération peut être répétée autant de fois que désiré afin de déterminer le positionnement éventuel d'autres brouilleurs. Comme mentionné déjà plus haut, la détermination angulaire précise du lobe est encore améliorée si l'antenne à laquelle est associé le système possède une voie d'écartométrie qui permet une localisation encore plus rapide et plus précise de la direction du brouilleur. En faisant référence maintenant à la figure 3, on décrira plus en détail une procédure préférée de modulation des courants. A la figure 3, on a schématisé et repéré en 1 un plan d'onde incident dont on a matérialisé en un point le t vecteur E (champ électrique), le vecteur H (champ magnétique) et la direction de propagation k. A droite sur la même figure, on a repéré l'amplitude a (constante) du signal le long de la direction x parallèle au plan de l'onde. En 2, on a repéré le filtre modulant de l'invention constitué, comme brièvement indiqué ci-dessus essentiellement de filsdiodes tels que 3, tendus en avant et parallèlement à l'antenne de réception 4. A ce filtre, on applique une modulation sinusoidale des courants de périodes égales à > /T et d'amplitude #, la modulation s'écrivant : an (l - i + # cos Xt) (1) avec sin# = # (2) T # = 2 # (3) T # étant la longueur d'onde correspondant à une des fréquences de fonctionnement de l'antenne 4 à laquelle est associé le filtre 2. Lorsqu'on veut explorer les diverses directions de l'espace, il suffit donc de faire varier la période de de la courbe. En se référant à la figure 4, on aperçoit ainsi le diagramme de réception de l'antenne sans déformation le filtre 2 étant supposé passif, c'est-à-dire les fils-diodes 3 étant tous parcourus par des courants forts égaux (quelques milliampères). A la figure 5, on aperçoit le même diagramme de réception de l'antenne lorsque le filtre est actif et qu'on a adopté une période de modulation /T0 qui déter mine la direction #O (selon la formule sin #O = #/TO) O O dans laquelle s'effectue de part et d'autre de la direction centrale la surintensification maximale des lobes secondaires. Par une forte modulation de l'amplitude, c'est-àdire le choix de courants passant dans les fils et modulés sinusoidalement selon des intensités suffisamment importantes, on arrive à élever le niveau des lobes secondaires dans la direction concernée d'au moins 10 à 15 décibels sans créer de perturbations très notables du reste du diagramme. Comme indiqué ci-dessus en relation avec les figures 1 et 2, si un brouilleur Bo est situé dans la direction 0, il est immédiatement détecté par l'augmentation considérable du bruit reçu sur l'antenne. Des procédures d'analyse connues permettent en outre de déterminer si la direction du brouilleur est à - O ou à + #O et ne seront pas décrites. La même procédure peut évidemment être répétée plusieurs fois et permettre ainsi la détection de plusieurs brouilleurs tels que B1, B2 et B3 comme schématisé à la figure 6 correspondant à des surintensifica tions obtenues à partir de périodes #/T1, k T2, > /T3. Comme mentionné précédemment, l'agilité du procédé est telle que le repérage et la détermination de plusieurs brouilleurs ne demandera que quelques centaines de nanoseconde cette détection étant donc quasiment immédiate. En faisant maintenant référence à la figure 7, on a illustré une application particulièrement avantageuse dans laquelle on associe à une antenne principale 5 de surveillance radar, une antenne auxiliaire 6 de détection équipée d'un panneau modulant 7 permettant la détection et la détermination des brouilleurs comme indiqué ci-dessus. A la figure 7, on a matérialisé en 8 l'axe mécanique de l'antenne 5 que l'on a supposé du type à balayage électronique et dont le faisceau est matérialisé en 9 dépointé d'un angle d par rapport à l'axe 8. On suppose qu'un brouilleur B est situé en avant de l'antenne dans une direction matérialisée en 10 faisant un angle ss avec 1 ' axe 8. L'antenne auxiliaire 6 équipée du panneau modulant 7 assure la détection pratiquement instantanée de la direction du brouilleur, c'est-à-dire de l'anglet Cette détermination se fait selon la procédure précédemment exposée. Dans ces conditions, on va, pour annihiler l'effet du brouilleur au niveau de la réception de l'antenne principale 5 additionner sur le lobe secondaire concerné de l'antenne principale (situé à 4- du lobe principal) un lobe secondaire d'amplitude juste opposé dérivé de l'antenne auxiliaire 6 après modulation convenable de l'amplitude de ce lobe. L'annihilation pourra se faire puisque les signaux de brouillage reçus par l'antenne principale et d'opposition reçus et modulés par l'antenne auxiliaire sont cohérents puisque provenant du même brouilleur. La procédure d'addition en opposition des signaux se fait selon le schéma illustré à la figure 8. L'antenne principale reçoit comme schématisé en 11 le signal brouillé dans la détection # direction e déterminée. Le brouillage provient du niveau alors très élevé du lobe secondaire correspondant de l'antenne principale dans cette direction. On dérive alors, à partir de l'antenne auxiliaire 6, un signal modulé d'amplitude y1 (t1,#1) que l'on dirige et additionne au moyen d'un commutateur électronique 12 dont on commande alors la fermeture au niveau de l'additionneur 13 avec le signal principal 11. Le signal y1 est opposé au signal x de l'antenne principale et l'amplitude du signal y1 est modulée jusqu'au niveau nécessaire pour annihiler le signal de l'antenne principale pour cet angle. On effectue donc une procédure d'opposition des lobes secondaires des deux diagrammes de l'antenne principale et de l'antenne secondaire.On détermine au niveau d'un appareil de mesure de bruit 14 le moment où la modulation de l'amplitude du signal d'anti-brouillage est convenable pour réduire le bruit dans la direction concernée. Là encore, toutes ces procédures se font très rapidement dans des temps de l'ordre de quelques centaines de nanosecondes. Un avantage important de l'invention est que, si plusieurs brouilleurs sont détectés dans des directions 6 2 6 3 , etc, il est possible de répéter la procédure ci-dessus décrite en superposant simplement les signaux d'anti-brouillage aux signaux de réception de l'antenne principale, et ce, avec un affaiblissement minimal du diagramme de réception de l'antenne principale. Exemple de construction. On associe à une antenne à balayage électronique ayant une surface de 1,20m x 1,20m opérant en bande X une antenne auxiliaire constituée par une antenne plate à fentes, à voie monopulse dans le plan azimutal en avant de laquelle est placé un panneau formant filtre spatial comme décrit ci-dessus. Dans cet exemple, la polarisation est dirigée dans le sens vertical. Les dimensions hors tout de l'antenne auxiliaire et de son récepteur de bruit sont de 1,20m x 20cm x lOcm ; les largeurs du faisceau en azimut sont de 2,30 et en site de 12" , couvrant ainsi tout le domaine utile ; les premiers lobes secondaires sont à 30dB, le gain de l'antenne étant de 30dB. Les lobes de crête de l'antenne à balayage électronique se situent entre 40 et 30dB. La dynamique du panneau étant de 15dB, l'antenne auxiliaire assure largement la couverture des lobes de l'antenne à balayage électronique. En régime normal, en l'absence de brouillage, l'antenne auxiliaire effectue un balayage continuel et périodique de l'espace en déplaçant les lobes symétriques de surintensification par modification de la période selon la loi = = Arc sin > /T (t) (4) L'analyse du bruit n'étant pas à ce stade quantitative, le système fonctionne simplement en alarme ; l'analyse s'effectue sur des filtres correspondant à des temps d'analyse faibles ; à titre indicatif, la vitesse de balayage du lobe de surintensification sur toute la plage peut être de l'ordre de 100 nus/0 En présence de brouillage , l'alarme étant déclen chée, l'antenne auxiliaire fonctionne en mode poursuite . Elle localise les brouilleurs avec précision en associant aux lobes de surintensification les voies de différence associées. Les brouilleurs étant localisés, l'antenne effectue l'analyse des paramètres de bruit des brouilleurs intensité, fréquence, période , etc... En présence de plusieurs brouilleurs forts, l'analyse peut se faire en commutant périodiquement sur chacun des brouilleurs, ou encore en modulant en amplitude chacune des sinusoïdes et à des fréquences différentes, afin de détecter chacun des brouilleurs dans des filtres ne se recoupant pas. Les paramètres de bruit étant connus, on procède à l'annulation au niveau du signal de réception de l'antenne principale en ajustant les amplitudes et les phases des lobes de surintensification de l'antenne secondaire afin qu'ils viennent en opposition avec les lobes de l'antenne principale comme schématisé à la figure 8. REVENDICATIONS 1. Procédé de recherche et de détermination de la position d'un brouilleur émettant vers une antenne radar dont l'axe de pointage est décalé par rapport à la droite reliant l'antenne au brouilleur, caractérisé en ce que l'antenne comprenant au devant d'elle un filtre composé d'au moins un réseau de fils conducteurs chargés de diodes convenablement disposés et répartis, permettant par une modulation des courants traversant les fils d'obtenir une modulation en réponse de l'amplitude des lobes secondaires du diagramme de rayonnement de l'antenne, on effectue ladite modulation de façon à déplacer au moins une surintensification ou une "bosse" en augmentant par exemple d'au moins 10 à 15 décibels le niveau d'un lobe secondaire distant angulairement d'un angle + par rapport à la direction de pointage de l'antenne, on détermine et relève à chaque instant la valeur de l'angle + fonction de la modulation des courants appliquée au réseau, on relève et détermine le niveau de bruit reçu par l'antenne pour chaque valeur de l'angle + , et on déduit la direction des brouilleurs à partir des niveaux maximum de bruits reçus. 2. Application du procédé de recherche et de détermination de la position d'un brouilleur émettant vers une antenne radar selon la revendication 1 à l'annihilation de l'effet de brouillage sur une seconde antenne associée à la première, caractérisée en ce qu'on additionne (en 13) au niveau du circuit de réception (11) de la seconde antenne radar (5) des signaux de réception radio-électriques dérivés de la première antenne (6) et modulés par ledit filtre (7) de façon à sensiblement annuler dans le diagramme de réception de la seconde antenne les lobes secondaires correspondant à l'angle ss de positionnement du brouilleur, positionnement déterminé par la première antenne (6) 3.Application selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'en cas de détection de plusieurs brouilleurs, on effectue, indépendamment les unes des autres, les additions des signaux convenablement modulés dérivés de la première antenne (6) pour chaque brouilleur détecté correspondant à chaque direction de façon à sensiblement annuler dans le diagramme de réception de la seconde antenne (5) les lobes secondaires correspondants dans chaque direction concernée. 4. Application selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisée en ce qu'on effectue au moyen de la première antenne (6) formant antenne auxiliaire la recherche et la détermination des brouilleurs, et indépendamment au moyen de la seconde antenne (5) formant antenne principale, la surveillance de l'espace. 5. Dispositif en particulier pour la mise en oeuvre de l'application selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend - une première antenne (6) radar auxiliaire pourvue d'un filtre modulant (7) - une seconde antenne radar principale (5) - un dispositif additionneur (13) permettant l'addition, au niveau des signaux reçus par l'antenne principale de signaux de réception modulés dérivés ou issus de l'antenne auxiliaire. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de mesure de bruits (14) permettant de déterminer les moments où les lobes secondaires dans les directions déterminées des brouilleurs sont sensiblement annulés et de contrôler en conséquence la modulation requise au niveau du filtre modulant.