Brevet FR2739193A1 — publié le 19970328

Leurre électromagnétique actif, et procédé de leurrage L'invention concerne le leurrage électromagnétique, dont le but est de produire des effets de séduction et de décep- tion sur les systèmes d'armes radar de conduite de tir de missiles et de canons. Dans sa fonction d'autoprotection, le leurrage électromagné- tique vise à engendrer de fausses cibles vis-à-vis des ra- dars de poursuite ou d'autodirecteurs de missiles (systèmes solair, air-air) dans le but d'attirer le tir canon au mis- sile sur ces fausses cibles, ce qui est appelé "effet de déception ou de séduction". Ces fausses cibles doivent être, du point de vue du système de radar ou du missile adverse, tout aussi crédibles que l'écho de peau ou signature de l'avion lui-même. Elles doi- vent en outre être plus attirantes que l'avion, de façon à écarter de l'aéronef la menace que constitue ce système d'arme. Les signaux électromagnétiques émis par ceux-ci font l'objet normalement d'une rétrodiffusion sur la cible. Les signaux rétrodiffusés sont de plus en plus couramment traités dans les récepteurs de façon cohérente, afin non seulement de connaître la position de la cible relativement à l'arme qui l'attaque, mais aussi d'extraire la vitesse de rapproche- ment de la cible, par un traitement Doppler. Le traitement Doppler permet en effet une très bonne discri- mination des cibles mobiles parmi le fouillis de sol, un meilleur discernement des différents échos issu de diverses cibles, ainsi qu'une acuité accrue quant au suivi d'une ci- ble, après la reconnaissance initiale ou "acquisition de celle-ci. Les systèmes évolués, dits "Pulse-Doppler", sont même sus- ceptibles d'examiner la corrélation entre la distance et la vitesse des cibles, afin d'écarter tous les échos fictifs et non vraisemblables qui pourraient être engendrés par des modes de brouillage élémentaires. Plusieurs aéronefs volant de concert peuvent mettre en oeu- vre un mode de brouillage dit "multiporteur", particulière- ment efficace. Un tel procédé est inapplicable dans le cas d'un aéronef isolé. Dans certains cas, celui-ci doit se con- tenter de modes de brouillage élémentaires, tels que l'é- mission par un brouilleur d'un bruit continu de barrage. On sait alors mettre en oeuvre, par exemple dans un auto- directeur, des moyens de contre-contre-mesure tels que le "homing sur brouilleur": l'autodirecteur se contente de suivre le brouilleur en ne cherchant plus l'aéronef, ce qui lui permet de rallier sa cible. On conçoit donc qu'un aé- ronef isolé peut se trouver dans une situation délicate. On connaît bien par ailleurs des leurres électromagnétiques passifs, utilisant des paillettes également dénommées "chaff". Ceux-ci sont d'un emploi aisé, grâce à des lance- leurres intégrés, de surcroît de poids faible. Un aéronef peut donc embarquer un très grand nombre de paillettes à un coût peu important et celles-ci peuvent aussi créer une surface équivalente radar importante pour autant que la formation du nuage qu'elles constituent, une fois larguées, soit judi- cieusement contrôlée. Combinés avec un brouillage à bruit, et éventuellement des manoeuvres d'évitement de la part de l'aéronef, ces leurres passifs sont efficaces, du moins lorsque la menace est équipée d'un radar non cohérent. Il en est différemment dans le cas contraire, c'est-à-dire lorsque la menace utilise un radar cohérent. En effet, la corrélation distancevitesse permet alors de reconnaître immédiatement qu'il s'agit d'un nuage de paillettes, et non d'un aéronef. En bref, le ralentissement brutal que subissent les paillet- tes après éjection induit une discrimination de vitesse ai- sée de la part des systèmes adverses. La présente invention a essentiellement pour but de fournir un leurre électromagnétique actif d'une grande crédibilité, efficace en particulier à l'égard de menaces utilisant un signal Doppler à faible niveau. Un autre but de l'invention est de réaliser un tel disposi- tif qui soit de faible coût, de faibles dimensions, et de faible poids, en même temps que possédant une architecture électronique et mécanique extrêmement simple. L'invention a encore pour but de permettre la réalisation d'un tel leurre qui soit aussi peu que possible sujet à un saut de vitesse initiale lors de son largage depuis l'aé- ronef. Selon une caractéristique générale de l'invention, le leurre électromagnétique actif proposé comprend, en combinaison: - une antenne, un duplexeur, relié à l'antenne, et possédant par ailleurs une sortie et une entrée, - une chaine d'amplification hyperfréquence, à l'état so- lide, branchée entre la sortie et l'entrée du duplexeur, et - des moyens autonomes pour l'alimentation de cette chaîne d'amplification. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, la chaîne d'amplification, à fort gain, comprend au moins un organe de retard; un commutateur-modulateur rapide est prévu, entre la sortie et l'entrée du duplexeur, en série15 avec ou dans la chaîne d'amplification. Ceci fournit un ré- pondeur cohérent à large bande instantanée. La chaîne d'amplification comprend au moins deux amplifi- cateurs, de gain 30 dB au moins, encadrant au moins une li-20 gne à retard. Dans un mode de réalisation particulier, la chaîne d'ampli- fication est constituée de deux amplificateurs, de gain 35 dB, encadrant une ligne à retard de 10 nanosecondes, et d'atténuation -5 dB. Le modulateur opère à une cadence correspondant à la longueur de la ligne à retard, et qui sera donc de quelques dizaines de MHz au moins. On prendra par exemple 50 MHz. De préférence, le leurre comporte en outre un dispositif de contrôle de gain, sélectif en fonction de la fréquence, et agissant sur les deux amplificateurs. Ceci permet notam- ment de compenser les variations de gain sur la largeur de bande utile dans laquelle le leurre est susceptible d'opé-35 rer. Par ailleurs, les moyens d'alimentation comprennent avanta- geusement une ou des piles au lithium ou piles thermiques. Il est intéressant que le duplexeur soit un circulateur, de façon à limiter les couplages indésirés entre son entrée 5 et sa sortie, vis-à-vis de la chaîne d'amplification. Par ailleurs, l'antenne est de préférence une antenne spi- rale, à large couverture angulaire. Dans une application particulière, le leurre est disposé dans un boîtier ou conteneur de dimensions réduites, tel qu'une cartouche, dont le radôme de tête loge l'antenne, et dont la queue loge la pile, ainsi que des organes aéro- dynamiques tels que des ailettes, propres à minimiser la15 vitesse initiale de la cartouche à son lancement. La cartouche peut également loger une charge d'autodestruc- tion, retardée, et excitée au moment de son lancement. Dans une disposition particulière, le circulateur et le com- mutateurmodulateur sont logés axialement dans la cartouche, entourés par les amplificateurs, entourés à leur tour par un bobinage de câble coaxial définissant la ligne à retard. L'invention offre également un procédé de leurrage, qui con- siste en le largage, depuis un aéronef, d'un leurre tel que défini ci-dessus. Très avantageusement, ce procédé se complète de l'actionne- ment d'un brouilleur, simultanément au largage du leurre, c'est-à-dire concurremment de ce largage. Le largage du leurre et/ou l'actionnement du brouilleur vont se faire consécutivement à la détection d'une menace. Le but du brouillage est de couvrir la signature de l'aé- ronef, alors que le leurre peut produire un signal beaucoup plus puissant, qui va progressivement s'écarter de l'aéro- nef, et par conséquent constituer une cible fictive tout à fait crédible, de nature à écarter la menace. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est le schéma électrique de principe d'un leurre selon l'invention; et - la figure 2 est un exemple d'implantation de ce leurre dans une cartouche. Les figures, et notamment la figure 2, comportent des élé- ments géométriques. En conséquence, elles sont incorporées à la description, non seulement pour compléter celle-ci, mais aussi pour contribuer à la définition de l'invention, en tant que de besoin. Sur la figure 1, une antenne spirale 1, à large couverture angulaire, est reliée à un duplexeur 2 qui est ici un cir- culateur. La sortie du circulateur alimente une chaîne d'amplification 3 constituée d'un premier amplificateur 31, de gain 35 dB, suivi d'une ligne à retard 32, pour un temps de 10 nanose- condes, qui est compatible avec une atténuation de -5 dB. Cette ligne à retard 32 est suivie d'un commutateur 35, as- socié à un modulateur de commande 34, opérant à 50 MHz. Le commutateur 35 est enfin suivi d'un autre amplificateur 33, semblable au premier, et qui termine la chaîne d'amplifica- tion 3, se trouvant donc relié à l'entrée du circulateur 2. Les signaux captés par l'antenne spirale 1 sont donc trans- mis par la sortie du circulateur 2 à la chaîne d'amplifi- cation 3, qui les restitue, fortement amplifiés, à l'entrée 2 du circulateur, pour réémission par l'antenne spirale 1. Même s'il est constitué d'un circulateur à ferrite, le du- plexeur 2 ne garantit pas un découplage parfait entre sa sortie et son entrée. En effet, le gain de boucle apporté par la chaîne d'amplification 3 est important, et par ail- leurs l'antenne elle-même ne procure qu'un faible découpla- ge. Interviennent alors, en combinaison, la ligne à retard 32 et le commutateur-modulateur 34 et 35. La ligne à retard 32 emmagasine des signaux en réception, pendant que le commutateur 35 est ouvert. Une fois que la15 ligne à retard est remplie, le commutateur 35 est fermé, et permet donc la réémission des signaux emmagasinés, jus- qu'à l'antenne 1. Ce procédé permet d'éviter que le système n'entre spontanément en auto-oscillation. L'homme de l'art comprendra que la cadence de découpe doit tout d'abord être suffisamment rapide pour ne pas être dé- tectée par le radar adverse. Il est également souhaitable de limiter la longueur de la ligne à retard, et par consé- quent les pertes induites par celle-ci, de façon à bénéfi-25 cier le plus possible du gain des amplificateurs. Le choix de ceux-ci, dans leur nombre, leur position par rapport à la ligne à retard et leurs gains respectifs, doit se faire en tenant compte du besoin qu'il y a d'optimiser les per- formances en termes de rapport signal/bruit.30 Ainsi, en variante du mode de réalisation décrit, on peut utiliser trois amplificateurs, séparés alors par deux lignes à retard. L'ensemble modulateur- commutateur peut de son côté être placé soit à l'intérieur de la chaîne d'amplification, soit à l'extérieur de celle-ci, pourvu qu'il reste dans la boucle définie entre la sortie et l'entrée du circulateur 2. 8 Il est utile de prévoir un dispositif de correction de gain 36, agissant sur l'un des amplificateurs 31,33, ou mieux les deux. Le but de ce correcteur est de faire varier le gain de la chaîne d'amplification, compte tenu des varia- 5 tions des pertes dans la ligne de transmission et la ligne à retard, en fonction de la fréquence, ainsi éventuellement que des variations du gain des amplificateurs en fonction de la fréquence. A titre d'exemple, les amplificateurs 31 et 33 peuvent être des amplificateurs monolithiques utilisant comme semi-con- ducteur l'arséniure de gallium, et dont la puissance de sor- tie va jusqu'à 500 milliwatts ou 1 watt. Leur alimentation électrique peut se faire au moyen d'une pile au lithium. Ils peuvent couvrir une bande de fréquences s'étendant de 7 à 16,5 GHz, qui correspond aux menaces à faible niveau Doppler déjà évoquées. Le système ainsi obtenu répond directement dans toute la bande hyperfréquence des amplificateurs. Il peut posséder une amplification globale de 62 dB. Compte tenu de la perte due à la découpe rapide, ceci représente une surface équi- valente radar de 15 m2 environ, en fonctionnement linéaire, c'està-dire avant la saturation des amplificateurs. La sur-25 face équivalente radar d'un aéronef militaire étant pour sa part de 5 m2 au maximum, il apparaît que le leurre selon l'invention est trois fois plus puissant au moins que la signature radar de l'avion, laquelle peut être masquée par un brouillage, comme déjà évoqué.30 Dans une application particulière, le leurre est implanté dans une cartouche, comme illustré sur la figure 2. L'antenne 1 est placée derrière un radôme 51 qui forme la tête de la cartouche 5. La queue 52 de celle-ci, munie d'ai- lettes 58 permettant, d'une part un largage de la cartouche avec une faible vitesse relative par rapport à l'aéronef, d'autre part une stabilisation de la cartouche dans les fi- lets d'air, pour qu'elle ne décélère pas trop vite, loge avantageusement une charge destructive 56. A côté de celle- ci est placée la pile au lithium 4. Entre cette pile et l'antenne sont prévus, dans l'axe, le circulateur 2 et l'ensemble modulateur/commutateur 34,35. De part et d'autre peuvent être implantés les deux amplifi- cateurs 31,33 (ou plus, s'il y a lieu). Enfin, est bobiné autour de l'ensemble un câble coaxial 32 qui définit la li- gne à retard (le cas échéant les lignes à retard). Les in- terconnexions entre les différents éléments sont réalisées par découplage à guides d'ondes et les transistions guides d'ondes/coaxial, de la manière connue de l'homme de l'art. La mise en oeuvre du leurre s'effectue comme suit: - largage depuis l'aéronef, - en même temps, excitation de la charge de destruction 56, qui détruira le leurre au bout d'un temps choisi, - faible vitesse relative du leurre vis-à-vis de l'aéronef, et stabilisation du leurre dans le sens des filets d'air, à l'aide des ailettes 58, pour qu'il conserve un mouvement régulier et continu de décélération vis-à-vis de l'aéronef, - mise en oeuvre du brouillage, qui elle aussi est déclen- chée automatiquement par le largage. De façon simultanée ou quasi-simultanée, les organes de dé- tection de la menace auront déclenché le brouilleur de l'aé- ronef, qui masque alors la signature radar de celui-ci, le- quel peut aussi procéder à des manoeuvres d'évitement. Voyant apparaître, à côté du brouillage, une cible dont la signature radar domine celle de l'aéronef, sans pour autant être nettement plus puissante que celle-ci, la menace aura toutes les chances d'être séduite par ce leurre. L'homme de l'art appréciera qu'avec une grande efficacité et une grande économie de moyens, l'invention apporte un progrès très important en matière d'autoprotection des aéro- nefs, surtout lorsqu'ils sont isolés. 11 Revendications 1.- Leurre électromagnétique, caractérisé en ce qu'il com- prend, en combinaison: - une antenne (1), - un duplexeur (2) relié à l'antenne, et possédant par ail- leurs une sortie et une entrée, - une chaîne d'amplification hyperfréquence (3), à l'état solide, branchée entre la sortie et l'entrée du duplexeur, et - des moyens autonomes (4) pour l'alimentation de cette chaîne d'amplification. 2.- Leurre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chaîne d'amplification (3), à fort gain, comprend au moins un organe de retard (32) et, en ce qu'un commutateur- modulateur rapide (34,35) est prévu, entre la sortie et l'entrée du duplexeur, en série avec ou dans la chaîne d'amplification, ce qui fournit un répondeur cohérent à large bande instantanée.25 3.- Leurre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chaîne d'amplification comprend au moins deux amplifica- teurs (31,33) de gain 30 dB au moins, encadrant au moins une ligne à retard (32).30 4.- Leurre selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chaîne d'amplification contient deux amplificateurs (31,33) de gain 35 dB encadrant une ligne à retard de 10 nanosecondes et d'atténuation -5 dB. 5.- Leurre selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif de contrôle de gain (36) 12 sélectif en fonction de la fréquence et agissant sur les deux amplificateurs. 6.- Leurre selon l'une des revendications 4 et 5, caracté- risé en ce que le modulateur (34) opère à quelques dizaines de Mégahertz, au moins. 7.- Leurre selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que les moyens d'alimentation (4) compren- nent une pile au lithium. 8.- Leurre selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que le duplexeur (2) est un circulateur. 9.- Leurre selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce que l'antenne (1) est une antenne spirale. 10.- Leurre selon l'une des revendications précédentes, ca- ractérisé en ce qu'il est disposé dans un conteneur de di- mensions réduites, tel qu'une cartouche (5) dont le radôme de tête loge l'antenne, et dont la queue (52) loge la pile ainsi que des organes aérodynamiques (58) propres à minimi- ser la vitesse initiale de la cartouche à son lancement. 11.- Leurre selon la revendication 10, caractérisé en ce que la cartouche loge également une charge d'autodestruc- tion (56) retardée, excitée au lancement. 12.- Leurre selon l'une des revendications 10 et 11, prise en combinaison avec l'une des revendications 2 à 6, caracté- risé en ce que le circulateur (2) et le commutateur/modula- teur (34,35) sont logés axialement dans la cartouche, en- tourés par les amplificateurs (31,33), entourés à leur tour par un bobinage (32) de câble coaxial définissant la ligne35 à retard. 13.- Procédé de leurrage électromagnétique, caractérisé par 13 le largage, depuis un aéronef, d'un leurre selon l'une des revendications précédentes. 14.- Procédé selon la revendication 13, caractérisé par l'actionnement d'un brouilleur, simultanément au largage du leurre, consécutivement à la détection d'une menace, afin de couvrir la signature de l'aéronef.