Brevet FR2734369A1 — publié le 19961122

L'invention a pour objet un radar prévu pour l'exploration du sol et destiné à équiper un engin volant. Jusqu'à présent, les radars prévus pour l'exploration du sol n'utilisent pas l'effet Doppler, contrairement à ceux utilisés dans le cas où l'information exploitée est la vitesse. C'est un but de l'invention de fournir un radar d'exploration du sol qui, toutes choses égales d'ailleurs, ait une portée plus grande que celle des radars d'exploration du sol connus et/ou fonctionne avec une puissance émise plus faible. C'est également un but de l'invention de fournir un tel radar qui soit moins sensible au brouillage que les radars d'exploration du sol connus. L'invention propose d'utiliser comme radar d'exploration du sol un radar utilisant l'effet Doppler qui soit néanmoins d'une constitution simple et d'un faible prix de revient tout en présentant les qualités souhaitées pour un radar d'exploration du sol. L'invention repose sur cette constatation que, dans un radar à impulsions utilisant l'effet Doppler, seules certaines zones de l'espace des fréquences contiennent une information à l'exclusion des autres zones. L'invention consiste à introduire un dispositif de filtrage qui élimine toutes les fréquences qui ne sont pas contenues dans lesdites zones. L'élimination de ces fréquences confère à un tel radar des qualités qui lui permettent l'utilisation avantageuse pour l'exploration du sol. Pour cette élimination, l'invention prévoit l'application, dans la partie réception d'un radar Doppler, d'une boucle d'asservissement qui permet d'appliquer au dispositif de filtrage des composantes du spectre de fréquences de valeurs de fréquencesen principe constantes, malgré les variations inévitables résultant notamment du déplacement relatif de l'engin volant et du mouvement de l'antenne. Selon une forme de réalisation, le dispositif de filtrage est construit pour tenir compte du fait qu'en pratique les composantes du spectre de fréquence du signal reçu ont une certaine largeur, qui dépend de l'ouverture du faisceau, de la direction de l'antenne, etc. L'élimination des fréquences hors desdites zones supprime l'effet du bruit ou d'autres signaux parasites qui sont présents en dehors des bandes de passage dudit dispositif de filtrage. La sensibilité du radar Doppler d'exploration de sol est ainsi élevée au bénéfice d'une grande portée et/ou d'une bonne discrétion et/ou d'une excellente défense contre le brouillage. La description qui suit, faite à titre d'exemple, se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un bloc diagramme très schématique; la figure 2 est un diagramme du spectre émis et du spectre reçu et définit schématiquement la fonction de transfert du dispositif de filtrage. Un radar Doppler à impulsions comprend un oscillateur pilote 11 émettant un signal radar par une antenne 12, des moyens connus en soi assurant le mouvement de l'antenne pour le balayage explorateur du sol. Le signal radar reçu, provenant de la réflexion sur le sol, ou écho de sol, est capté par l'antenne 12 et, après traversée d'un duplexeur 13 et d'un dispositif hyperfréquence 14, connus en soi, est appliqué à un amplificateur moyenne fréquence 15 Les fréquences du spectre de l'écho de sol présent à la sortie 16 de l'amplificateur sont constamment variables en fonction de la zone du sol rencontrée par le faisceau radar émis par l'antenne. Suivant l'invention, le signal présent à la sortie 16 de l'amplificateur 15 est appliqué à un démodulateur 17 faisant partie d'une boucle 18 comprenant, en outre du démodulateur 17, un dispositif 19 de sélection de distance, un dispositif de filtrage 21, un dispositif de mesure d'erreur 22, commandant par un circuit 23 la fréquence d'un oscillateur local 24 relié par un circuit 25 à la seconde entrée 26 du démodulateur 17. Par le fonctionnement de la boucle 18, le signal présent à la sortie 27 du démodulateur 17 est représentable par un spectre fixe. Sur la figure 2, on a représenté schematiquement le spectre du signal émis par les raies d'abscisses 0, Fr w 2Fr etc., Fr étant la fréquence de récurrence des impulsions radar r émises, les raies de fréquence supérieure à 2Fr n'ayant pas été représentées. Le spectre du signal présent à la sortie 27 du démodulateur 17 est constitué par des courbes a1 , a2 , etc., ou composantes de spectre, de même répartition que les raies correspondant au signal émis. La largeur desdites courbes traduit les valeurs différentes de la vitesse apparente des divers points d'une zone illuminée par le faisceau radar émis par l'antenne 12. Le dispositif de sélection de distance 19 joue son rôle habituel de mesure de temps parcouru. I1 échantillonne la tension vidéo à des instants correspondant aux distances devant être examinées et code les valeurs échantillonnées,dans le cas où le traitement ultérieur doit être numérique. Le dispositif de filtrage 21 a un effet de filtrage qui est traduit par les courbes a' , a'2 , en trait pointillé, du diagramme de la figure 2, c'est-à-dire laisse passer, dans la bande de fréquence comprise entre O et Fr , seulement les fréquences r comprises entre fl et f' , encadrant les fréquences F1 et F'1 limitant la courbe al; dans la bande de fréquence comprise entre Fr et 2Fr,seulement les fréquences comprises entre f2 et f'2 r r 2' encadrant les fréquences F2 et F'2 limitant la courbe a2 , etc. Avantageusement, l'ensemble de filtrage est réalisé en technique numérique. Dans une réalisation, la largeur des bandes de passage des filtres est déterminée à partir d'échantillons recueillis sur plusieurs récurrences. Au dispositif d'extraction 28, relié au dispositif de filtrage par le circuit 29, on recueille donc seulement l'énergie dont les fréquences sont comprises entre fl et f'l , entre f2 et f'2 , etc., à l'exclusion de l'énergie sur les autres fréquences. Le dispositif 22 mesure l'erreur d'asservissement par détection de la rotation de la phase des signaux à la sortie 31 du dispositif de filtrage 21. Sur le diagramme de la figure 2 on a représenté par b le bruit présent dans l'appareil. Par le perfectionnement de l'invention, l'énergie de bruit dans la bande de fréquence de O à fl de f' à f2, de f' 2 à 3 , etc., n'est pas présente dans le circuit 29. Le fonctionnement du radar d'exploration de sol selon l'invention en est amélioré par rapport à celui des radars connus. En cas de brouillage, l'énergie de brouillage qui corres pondrait auxdites limites de fréquence n'est pas présente dans le dispositif d'extraction 28. L'effet du brouillage en est amoindri d'autant. Dans une variante, la boucle, au lieu d'asservir la fréquence de l'oscillateur de référence servant à la démodulation, décale la fréquence Doppler en agissant sur l'oscillateur pilote de l'émetteur. Dans une autre variante, le dispositif de sélection de distance est placé à l'amont de la boucle d'asservissement. On connaît des radars Doppler à impulsions qui comprennent des filtres dans leur partie réception, chacun des filtres correspondant à une vitesse relative entre le radar et la cible ou analogue éclairée. L'invention consiste en l'application d'un dispositif de filtrage, non pas pour la détermination de l'information vitesse comme dans ces radars à effet Doppler connus, mais pour éliminer les fréquences qui ne sont pas proches des zones de fréquences des composantes du ou des spectre(s) des échos de sol. REVENDICATIONS 1.- Radar à impulsions porté par un engin volant pour l'examen du sol, caractérisé en ce que le radar étant du type à effet Doppler, l'extraction des informations au récepteur se fait par l'in termédiaire d'un dispositif de filtrage éliminant l'énergie des fréquences différentes de celles des composantes du spectre du signal ré 2.- Radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que sa partie réceptrice comprend une boucle d'asservissement pour maintenir à des valeurs constantes respectivement les diverses composantes du spectre du signal reçu. 3.- Radar selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'asservissement a lieu par commande de la fréquence de l'oscillateur local du démodulateur du récepteur. 4.- Radar selon la revendication 2, caractérisé en ce que la boucle d'asservissement commande la fréquence de l'oscillateur pilote de l'émetteur radar. 5.- Radar selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la mesure de l'erreur d'asservissement est réalisée par détection de la rotation de la phase des signaux de sortie du dispositif de filtrage. 6.- Radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de filtrage est réalisé en technique numérique.