Brevet FR2736778A1 — publié le 19970117

L'invention a pour objet un procédé et un système d'anti-brouillage d'une antenne de télécommunication dans la zone proche de son axe radioélectrique. On connait divers procédés et systèmes permettant d'atténuer les effets des brouilleurs. De tels systèmes et procédés sont décrits notamment au brevet européen 0 014 650 au nom de la Société d'Etude du Radant. Dans ce document, est décrit au préambule, de façon brève, en particulier un système permettant dans une antenne du type comprenant plusieurs sources élémentaires (antennes de type "réseau") de créer des "creux" ou "trous" ou "zéros" à la réception dans La direction des lobes brouillés du diagramme de rayonnement de l'antenne. Cette compensation se fait par modification de la phase et de l'amplitude de chaque source élémentaire dont L'antenne est constituée afin de créer le "creux" La' ou cela est souhaitable. Au préambule du même document, il est également décrit un autre procédé et un autre système consistant à associer à l'antenne principale directive une antenne secondaire beaucoup moins directive et à soustraire des signaux reçus par L'antenne principale, ceux reçus par l'antenne secondaire avec éventuellement modification de L'amplitude pour amener au meme niveau le gain de L'antenne secondaire et celui de l'antenne principale dans la direction brouillée. Par une corrélation spaciale, il est ainsi possible de minimiser le bruit reçu à L'antenne principale par un brouilleur pénétrant dans une zone angulaire suffisamment éloignée de L'axe radioélectrique de L'antenne et n'affectant donc directement que les Lobes secondaires. Ce procédé qui consiste donc à opposer au signal brouillé reçu par l'antenne principale un échantillon calibré en amplitude et phase du signal du brouilleur perçu par une antenne auxiliaire, agit efficacement quand le brouilleur pénètre dans l'antenne à anti-brouiller par les lobes secondaires. Cette efficacité, angulairement limitée à l'extérieur du lobe principal , est acceptable dans les systèmes radar où le faisceau d'antenne n'est jamais fixe et ou le passage du faisceau dans la direction du brouilleur provoque un brouillage fort gênant pour la détection des cibles qui pourraient se situer dans cette zone angulaire, mais fort utile pour repérer précisément la direction du brouilleur. Il en est à peu près de même dans les systèmes de faisceaux hertziens tactiques ou l'axe de la liaison n'est pas connu a priori et n'est fixe que pour le temps limité de la mission. Le brouillage de la liaison par le lobe principal de l'antenne est donc de faible probabilité. Il en va tout autrement pour les faisceaux hertziens d' infrastructure qui par nature établissent des liaisons entre points fixes relativement faciles à repérer. Le brouillage de ces liai sons par le lobe principal devient alors le cas le plus probable avec un maximum d'efficacité du brouilleur, et pas de solution connue d'antibrouillage. Un brouilleur de gain modeste, placé sensiblement dans l'axe de la liaison aura toutes les chances de perturber la liaison, alors que ce même brouilleur essayant de pénétrer par un lobe secondaire, rencontrerait des problèmes de puissance et de positionnement (la direction d'un lobe secondaire n'étant pas un axe facile à déterminer) et pourrait d'autre part être anti-brouillé selon L'une des techniques connues ci-dessus mentionnées. L'objet de L'invention est de permettre l'anti-brouillage d'une antenne plus particulièrement lorsque le ou les brouilleurs sont situés à proximité de L'axe radioélectrique de l'antenne, autrement dit attaque directement le lobe principal de l'antenne. Le procédé d'atténuation de l'effet de brouilleurs sur un système de réception radioélectrique, équipé d'une antenne directive est du type dans lequel, en vue d'annihiler ou à tout le moins réduire les effets des signaux brouilleurs pénétrant dans l'antenne par les lobes secondaires, on analyse séquentiellement les effets du brouillage sur les différents lobes et on réinjecte au niveau du signal reçu par L'antenne principale des signaux de compensation opposés réduisant L'effet de brouillage, et il se caractérise en ce que, en vue de permettre cette atténuation plus particulièrement lorsque les brouilleurs sont situés à proximité de L'axe radioélectrique de l'antenne, on utilise une antenne principale du type comportant à la fois une voie somme et une voie différence on identifie le signal dû au brouilleur au moyen d'un corrélateur et d'un calculateur associés auxquels on applique les signaux somme et différence reçus sur les deux voies de l'antenne principale, et on réinjecte par un commutateur et coupleur dans la voie somme de L'antenne principale le signal de la voie différence, ajusté en phase et en amplitude pour annuler les effets du brouilleur au niveau du lobe principal de la voie somme. L'invention concerne également un système pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, comprenant un système en soi connu comprenant - une antenne principale, - une antenne auxiliaire associée à directivité inférieure à celle de L'antenne principale, - un corrélateur et un calculateur associés permettant l'identification du signal du brouilleur et la réinjection au récepteur principal d'un signal sensiblement inverse de celui reçu au niveau de chaque lobe secondaire brouillé, et il comprend en outre - une antenne principale du type comportant au moins une voie somme et une voie différence, - ainsi qu'un dispositif corrélateur et calculateur associés permettant l'identification du signal du brouilleur dans un angle voisin de l'axe directif de l'antenne principale et la réinjection, par un commutateur et un coupleur, dans la voie somme de l'antenne principale, du signal de la voie différence ajusté en phase et en amplitude pour annuler Les effets du brouilleur au niveau du lobe principal de la voie somme. 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 un schéma synoptique relatif au fonctionnement d'un système anti-brouillage d'un faisceau herztien reçu sur une antenne, conformément à l'art antérieur. La figure 2 illustre schématiquement le résultat du traitement du signal reçu sur l'antenne principale dans l'installation illustrée à la figure 1. La figure 3 montre le schéma synoptique du traitement du signal conformément à l'invention. La figure 4 illustre comme la figure 2, le résultat du traitement opéré sur le signal reçu par une antenne équipée du système d'anti-brouillage de la figure 3. La figure 5 illustre schématiquement une antenne de type "réseau" à laquelle peut être appliqué le système de l'invention. On se reportera tout d'abord aux figures 1 et 2 de façon à rappeler brièvement Le fonctionnement d'une installation connue permettant d'anti-brouiller les signaux d'un brouilleur pénétrant dans le faisceau d'une antenne principale au niveau des lobes secondaires de cette antenne. A la figure 2 on a illustré en 10 le lobe principal du diagramme de rayonnement de l'antenne principale très directionnelle dans la direction de son axe radioélectrique 11 et en 12 le premier lobe secondaire dont on a supposé que la direction médiane 13 correspondait sensiblement à la direction d'un brouilleur B. Un tel brouilleur pénétrant par le lobe secondaire 12 d'amplitude encore importante va avoir un effet très perturbateur sur la liaison.Plus précisemment, si on appelle k le gain de L'antenne dans la direction principale 11, k1 le gain au niveau du lobe secondaire dans la direction du brouilleur, et 41 la phase relative dans cette même direction, le signal reçu sur l'antenne principale s'écrira SR = k Su + B k 1 jl (1) étant l'intensité du signal utile émis en direction de u l'antenne et B étant l'intensité du signal de brouillage émis par le brouilleur. A la même figure 2 a été également représentée le vecteur sR en question. En associant à l'antenne principale 15, une antenne auxiliaire 16 faiblement directive de gain k2 et de phase 4 2 orientée vers La direction du brouilleur B comme illustré à la figure 2, on reçoit sur cette antenne auxiliaire un signal constitué essentiellement du signal de brouillage B k2 ejl 2 Autrement dit L'antenne auxiliaire permet de recevoir un signal auxiliaire que l'on peut écrire Saux = B k2 e jl 2 (2) Dans ces conditions, pour recevoir le signal anti-brouillé S, il suffit de retrancher au signal reçu SR le signal reçu sur l'antenne auxiliaire Saux multiplié par le facteur de gain k1 /k2 ej(l1-l2), soit C'est cette opération qui est effectuée par le système illustré à la figure 1. Ce système comprend outre l'antenne principale 15 une antenne auxiliaire 16 dont on a représenté en 18 le diagramme de réception qui présente nécessairement un gain nul dans la direction du signal utile et un gain conséquent dans la direction du brouilleur. L'antenne auxiliaire 16 est en relation avec un récepteur haute fréquence 19. L'antenne principale 20 est elle-même associée à un récepteur haute fréquence 21. Le récepteur 19 adresse son signal à un récepteur d'anti-brouillage 22 associé à un calculateur séquentiel 23. Le récepteur 21 adresse un échantillon de son signal via le coupleur de la liaison 26' au récepteur d'anti-brouillage 22.Le calculateur séquentiel 23 est en relation avec une unité 24 de gestion du faisceau Hertzien permettant au calculateur de dialoguer avec l'uni té 24 pour détecter la présence ou non d'un brouillage et la nécessité ou pas d'anti-brouiller. Le récepteur d'anti-brouillage est quant à lui associé, au récepteur 25 du faisceau Hertzien travaillant en fréquence intermédiaire. Cet ensemble permet de générer et d'adresser par la ligne 26 au canal de L'antenne principale le signal de correction assurant L'anti-brouillage du signal reçu par l'antenne. Le système ainsi décrit ne permet cependant pas le traitement du lobe principal. Conformément à L'invention et en se reportant maintenant aux figures 3 et 4, on utilise une antenne principale 30 dont on a schématisé en 31 le réflecteur et en 32 la source (en supposant qu'il s'agissait d'une antenne à source et réflecteur) ; cette antenne principale est du type comportant à la fois un voie somme et une voie différence. Comme il est bien connu ceci est obtenu en utilisant dans la zone foyer du réflecteur deux sources émettant en concordance ou en opposition de phase. L'antenne peut être équipée de deux telles voies en site et/ou en gisement selon qu'on veut se prémunir d'un brouillage en site, en gisement ou en site et gisement. Le signal somme S E et le signal différence sont envoyés chacun séparément selon le schéma de la figure 3. Le signal somme S (qui correspond au signal utile brouillé) est envoyé au récepteur du faisceau Hertzien 33. Un coupleur directif 34 permet d'envoyer un échantillon du signal somme au corrélateur 35. Le signal différence Sss est adressé par la ligne 36 au même corrélateur qui travaille en relation avec le calculateur 37, comme l'unité 22, 23 de la figure 1. La conception et la construction d'un corrélateur analogique ou discriminateur de phase sont décrites dans la technique. Le corrélateur 35 en association avec le calculateur 37 permettent d'identifier le signal d'un brouilleur B1 (figure 4) pénétrant par les flancs du lobe principal 40 de L'antenne. Le signal reçu sur la voie somme peut s'écrire -4 = = k S + k' B' (4) u 1 soit encore k S + k'1 b e j#'1 (5) dans laquelle équation S est le signal utile u b est la densité de puissance rayonnée par le brouilleur, k est le gain de la voie somme dans la direction de l'axe, k' 1 est le gain de la voie somme dans la direction du brouilleur B', est la phase du signal bruit de la voie somme dans la direction du brouilleur. De la même façon le signal reçu sur la voie différence peut s'écrire S# = k' 2 B' = k' 2 b e (6) dans laquelle k'2 est le gain de la voie différence dans la direction du brouilleur. + '2 est la phase du signal bruit de la voie différence dans la direction du brouilleur B'. Le dispositif comprenant le corrélateur 35 et le calculateur 37 permettent de déterminer les facteurs En En conséquence, pour désembrouiller le signal somme S , il suffit de lui soustraire Ae j#l S#car Au schéma de la figure 3 on a illustré en 38 un déphaseur à commande numérique et en 39 un atténuateur à commande numériaue recevant les informations du çalculateur 37 et permettant de fabriquer le signal -Ae A partir du moment où ce signal de correction est acquis, le commutateur 50 est commandé en fermeture et cela permet d'injecter sur la voie somme 41 par l'intermédiaire du coupleur directif 42 le signal de correction. L'unité de corrélation et de calcul 35, 37 peut être la même que l'unité de corrélation 22, 23 de la figure 1 où elle peut être différente. S'il s'agit de la même unité, le travail se fera séquentiellement. Autrement dit, L'anti-brouillage s'effectuera séparément et successivement pour le lobe principal comme décrit en relation aux figures 3 et 4 et pour tous les lobes secondaires concernés comme décrit aux figures 1 et 2. A la figure 4, a été montrée la représentation vectorielle des signaux reçus sur la voie somme et sur la voie différence. On a également repéré les angles aux sommets respectivement 1/2 t - 3 dB et 2 ss ~ 3 dB Le système à voie somme et différence décrit ci-dessus permet d'annihiler les effets d'un brouilleur compris sensiblement dans l'angle intermédiaire entre ces deux angles ; autrement dit la zone d'inefficacité angulaire au voisinage de L'axe est réduite selon L'invention à 1/24 -3 dB On rappelle que l'angle i 3 dB correspond à la largeur du lobe principal à demie puissance (repéré au niveau P/2 à la figure 4). Ceci permet donc un gain appréciable sur la vulnérabilité du système au brouillage. On notera que l'adjonction d'une voie différence site et/ou gisement est relativement facile si L'antenne du type à réflecteur utilisée n'en est pas équipée au départ. IL suffit en effet de modifier seulement la source primaire de l'antenne. l'invention s'applique également tout aussi bien à des sources multimodes garantissant des voies différences optimisées. D'autres types d'antenne peuvent être utilisés pour la mise en oeuvre du systéme de l'invention. Ainsi on peut utiliser comme illustré à la figure 5 des antennes de type réseau. Il suffit que l'antenne soit divisée en au moins deux et de préférence quatre régions pouvant être commandées indépendamment. A la figure 5 on a représenté une antenne réseau divisée par deux médianes en quatre régions 1, 2, 3, 4. Lorsque l'antenne fonctionne en voie somme, tous les éléments sont alimentés de la même façon. En voie différence site il suffit d'alimenter les éléments 1 et 2 de la même façon en opposition de phase aux éléments 3 et 4 qui sont alimentés de la même façon. De la même façon on obtient une voie différence en gisement en alimentant de la même manière les éléments 1 et 3 et de la même façon mais en opposition de phase les éléments 2 et 4. L'invention s' applique tout particulièrement à des antennes directives ayant une fonction de réception notamment dans le cadre de liaisons par faisceaux hertziens et par satellites. REVENDICATIONS 1. Procédé d'atténuation de L'effet de brouilleurs sur un système de réception radioélectrique équipé d'une antenne directive, dans lequel procédé, en vue d'annihiler ou à tout le moins réduire les effets du signal brouilleur pénétrant dans L'antenne par les lobes secondaires, on analyse séquentiellement les effets du brouillage sur les différents lobes et on réinjecte au niveau du signal reçu R v ) par L'antenne principale des signaux de compensation opposés réduisant l'effet de brouillage, caractérisé en ce qu'en vue de permettre cette atténuation plus particulièrement lorsque les brouilleurs sont situés à proximité de l'axe radioélectrique (11) de L'antenne, on utilise une antenne principale (30, 30') du type comportant à la fois au moins une voie somme et une voie différence ; on identifie le signal dû au brouilleur au moyen d'un corrélateur (35) et d'un calculateur (37) associés auxquels on applique les signaux somme (S E ) et différence (S ) reçus sur les deux voies de l'antenne principale, et on réinjecte par un commutateur (50) et coupleur (42) dans la voie somme de l'antenne principale le signal de la voie différence, ajusté en phase et en amplitude pour annuler les effets du brouilleur au niveau du lobe principal de la voie somme (40). 2. Procédé selon ta revendication 1 caractérisé en ce qu'on procède à L'atténuation du signal de brouillage dans un angle intérieur à un cône d'angle au sommet voisin de (2A 3dB soit deux fois la largeur du lobe principal à demipuissance, et extérieur à un cône d'angle au sommet voisin de ( 3dB) soit la moitiè de la largeur du lobe principal à demi-puissance. 3. Système pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend un système en soi connu comprenant - une antenne principale (15), - une antenne auxiliaire associée (16) à directivité inférieure à celle de l'antenne principale, - un corrélateur (22) et un calculateur (23) associés permettant l'identification du signal du brouilleur et la réinjection au récepteur principal d'un signal sensiblement inverse de celui reçu au niveau de chaque lobe secondaire brouillé, et en ce que, en outre - l'antenne principale (15, 30, 30') est du type comportant au moins une voie somme et une voie différence, et le système comprend encore un dispositif corrélateur (35) et calculateur (37) associés permettant l'identification du signal du brouilleur dans un angle voisin de L'axe directif (11) de l'antenne principale et la réinjection,par un commutateur (50) et un coupleur (42),dans la voie somme de l'antenne principale,du signal de la voie différence ajusté en phase et en amplitude pour annuler les effets du brouilleur au niveau du lobe principal (40) de la voie somme. 4. Système selon la revendication 3 caractérisé en en ce qu'il permet l'atténuation d'un signal de brouillage jusqu'à un angle sensiblement égal à la moitié de la largeur du lobe principal à demi-puissance, c'est-å-dire un angle égal à 1/2 - 3 dB 5. Système selon la revendication 3 ou la revendication 4 caractérisé en ce que le corrélateur (35) et calculateur (37) associés sont constitués par le même corrélateur (22) et calculateur (23) associés agissant pour le traitement du signal au niveau des lobes secondaires, ce corrélateur et ce calculateur associés étant utilisés séquentiellement pour traiter successivement et séparément la correction au niveau des lobes secondaires et du lobe principal.