Brevet FR2749399A2 — publié le 19971205

FR 2749399 A2 19971205 FR 8616115 A 19861119 Récepteur interférométrique & commande de gain généralisé La Demande de Brevet principale No 86 05884 déposée le 23 avril 1986 décrit un récepteur interférométrique de signaux électromagnétiques, qui peut servir à la mesure passive de la direction d'arrivée de signaux électromagnétiques, ainsi qu'à la localisation des sources émettrices, comme des radars. L'un des buts de l'invention, objet du Brevet principal, est de permettre l'acquisition d'informations de phase propres à localiser en direction le signal radio-électrique incident, sans qu'il soit nécessaire de procéder à un balayage en fréquence de l'oscillateur local. Cela se fait au moyen d'un récepteur de signaux électromagnétiques, du type comprenant - au moins deux voies de réception radio-fréquence comportant chacune une antenne, - deux voies pour mélanger séparément les signaux de sortie de deux voies de réception radio-fréquence à des signaux locaux, et comprenant chacune un premier mélangeur à bande latérale unique, recevant un signal local de fréquence fixe, égale à la valeur de la fréquence intermédiaire, suivi d'un second mélangeur recevant pour signal local un signal reçu de référence, semblable à celui des deux voies de réception, - deux voies d'amplification à fréquence intermédiaire reliées aux sorties respectives de ces moyens de mélange, et - des moyens de traitement des signaux issus des deux voies d'amplification à fréquence intermédiaire. Pour connaitre intégralement le signal incident, dont la direction est ainsi déterminable, il faut encore connaître sa fréquence avec une précision suffisante. Selon la Demande de brevet No 86 05884, cela se fait au moyen d'un appareil de mesure de fréquence instantanée, séparé, dont la mesure est transmise aux moyens de traitement. De son côté, la Demande de Premier Certificat d'Addition NO 86 13 284 décrit comment déterminer instantanément la fréquence des signaux incidents, au sein du récepteur interférométrique lui-même. Le but essentiel de la présente addition est de permettre une optimisation du tri des signaux pris en compte, au niveau de l'interférométrie. A cet effet, les moyens pour engendrer le signal reçu de référence sont agencés pour effectuer un filtrage spatial, propre à modifier le poids de signaux reçus dans certaines directions de l'espace. Plus particulièrement, les moyens pour engendrer le signal de référence comprennent une antenne-réseau dont les éléments ont chacun la même couverture angulaire que les antennes des deux voies de réception radiofréquence, et des moyens de commande de gain généralisé pour fournir le signal reçu de référence par une combinaison, pondérée en amplitude et en phase, des signaux individuellement fournis par les éléments de l'antenne-réseau. Plus particulièrement encore, les moyens de commande de gain généralisé comprennent des unités de transfert à variation d'amplitude et de phase ou de temps, en série sur chaque élément de l'antenne-réseau, ainsi que des moyens de pilotage de ces unités pour obtenir les modifications désirées, relativement à certaines directions du diagramme de rayonnement de l'antenne-réseau. Lesdites unités peuvent comprendre des amplificateurs ou atténuateurs en série avec des déphaseurs, ou bien en série avec des lignes à longueur programmable. Dans un cas d'application, les modifications du diagramme de rayonnement comprennent la création de "trous", permettant notamment d'éviter le traitement de signaux amis. Dans un autre cas d'application, les modifications du diagramme de rayonnement comprennent la création de "bosses" permettant notamment le suivi de menaces. Les contenus descriptifs de la Demande de brevet principale No 86 05884 du 23 avril 1986 et de la Demande de Certificat d'Addition NO 86 13 284 sont incorporés à la description de la présente Demande de brevet, avec leurs dessins, pour permettre d'en mieux comprendre la portée. On ne décrira donc pas à nouveau l'objet du Brevet principal, ni de l'addition. I1 est rappelé simplement que sont prévues trois antennes, à savoir deux antennes Al et A2 permettant l'interférométrie, et une antenne auxiliaire AR dont les caractéristiques peuvent être très variées, suivant la sélection que l'on désire quant aux signaux incidents. Dans la première addition, l'antenne AR voit son signal appliqué à travers un isolateur hyperfréquence IR1 à un amplificateur limiteur ALR, suivi d'un diviseur de puissance répartiteur DPR, qui possède ici quatre sorties, alimentant respectivement des organes d'ajustement de phase TR116, TR216, TR126, TR226, suivis respectivement d'atténuateurs AT115, AT215, AT125, AT225, pour apporter le signal local SRR aux mélangeurs M114, M214, M124 et M224. Selon la présente invention, l'antenne de la voie de référence est constituée d'une série d'éléments AR1 à ARn, formant ensemble une antenne-réseau. Le diagramme de rayonnement d'un seul élément de cette antenne-réseau est choisi avec une couverture angulaire suffisamment importante pour assurer la détection tous azimuts, c'est-à-dire que sa couverture angulaire est la aRme que celle de chacune des antennes d'interférométrie Al et A2. L'identité de couverture angulaire concerne non seulement l'ouverture angulaire des antennes, mais aussi leur orientation dans l'espace. Chaque élément de l'antenne, tel AR1, est suivi d'un amplificateur à gain variable ALR, de préférence limiteur, puis d'un élément propre à agir sur la phase, et qui peut être soit une ligne à longueur programmable telle que LLP1, comme illustré sur la figure 1, soit un déphaseur. Les sorties de ces différents circuits ainsi mis en série sur les éléments individuels AR1 à ARn de l'antenne-réseau sont alors réunies pour être appliquées à l'entrée du circuit DPR de la figure 1. Par ailleurs, on prévoit un organe de commande d'amplifica- tion ainsi que de déphasage ou de retard, noté CADL sur la figure 1, et faisant partie d'un moyen de commande de gain généralisé CGG. Les circuits de traitement T40 fournissent des indications sur la présence de certaines menaces, après traitement interférométrique. Ces informations sont utilisées pour la commande de gain généralisé. Par ailleurs, l'aéronef sur lequel est embarqué le récepteur interférométrique connait la position des aéronefs ou autres engins amis, dont il n'y a pas lieu de traiter les signaux. Ces informations sont également transmises au circuit de commande de gain généralisé. Matériellement, le traitement numérique pour la commande de gain généralisé, réalisé dans le circuit CGG, peut être pris en charge soit par un calculateur séparé, soit par le même calculateur que le traitement interférométrique. Le récepteur interférométrique doit assurer la fonction - lerte, qui comporte la détection et l'identification des signaux hostiles. Pendant cette fonction, le diagramme de rayonnement représentatif de l'antenne à balayage électronique de la voie de référence devra présenter des minima de rayonnement appelés "trous", aux fréquences et dans la direction des signaux amis. Ces trous devront être créés simultanément. Le réseau d'antenne présente alors un diagramme de rayonnement du type diagramme large, assurant la couverture angulaire maximale, mais avec de tels "trous", possédant une certaine bande passante pour prendre en compte une agilite éventuelle des signaux à atténuer, et ces trous devront donc se situer à des fréquences et dans des directions bien définies. Une autre fonction du récepteur interférométrique est d'assurer le suivi de menaces après détection de celles-ci dans un environnement électromagnétique dense. La sélectivité spatiale s'avère également nécessaire ici, pour éliminer l'influence de signaux indésirables. Elle permettra ainsi de suivre avec une grande efficacité les paramètres d'agilité des signaux relatifs à la menace, tout en limitant le taux de fausse alarme. L'antenne-réseau doit alors présenter un diagramme de rayonnement du type directif, avec des maxima de rayonnement rayonnement, appelés "bosses". Là encore, ces bosses devront avoir une certaine bande passante pour tenir compte d'une éventuelle agilité de fréquence. Et ces bosses devront se situer dans des directions définies par les caractéristiques des menaces suivies. Dans le mode de réalisation illustré, les lignes de commande mises en série sur les éléments de l'antenne-réseau sont constituées par des lignes à longueur programmable. Cellesci ont l'avantage d'offrir un retard qui est indépendant de la fréquence. Le déphasage créé par une telle ligne est proportionnel au retard BT associé à la ligne, et inversement proportionnel à la longueur d'onde LO correspondant à la fréquence à traiter. Dans le cas d'une situation d'alerte, il s'agit de créer des trous. La création d'un tel trou de rayonnement revient alors à faire en sorte que, pour un élément de l'antenneréseau, on détermine la valeur du champ complexe dans la direction où on désire créer le trou, et à la fréquence où l'on désire créer le trou. A l'aide des autres éléments de 1'antenne-réseau, on crée un champ opposé, de manière que la contribution résultante soit nulle dans la direction du trou et pour la fréquence concernée. Le traitement peut être fait de la même manière lorsqu'on remplace des lignes à longueur programmable par des déphaseurs. On examinera maintenant le cas du suivi de menaces. Le principe de formation d'un maximum de rayonnement dans une direction donnée de l'espace consiste à appliquer au réseau une loi de phase obéissant à une progression arithmétique dont la raison, exprimée en tours de phase, est inversement proportionnelle à la longueur d'onde, proportionnelle à l'écart d entre les éléments de l'antenne-réseau, ainsi qu'au sinus de l'angle formé entre l'axe de l'antenne et la direction où l'on désire le maximum de rayonnement. Là encore, ceci peut être mis en oeuvre indifféremment avec des déphaseurs ou avec des lignes à longueur programmable. Par contre, le problème se complique lorsqu'on désire suivre simultanément plusieurs menaces. Dans le cas de déphaseurs, la loi de commande du réseau est obtenue par sommation des lois complexes appliquées au réseau, pour assurer séparément le suivi de chaque menace. Par contre, si l'on utilise des lignes à longueur programmable, le problème est beaucoup plus délicat, compte tenu du caractère non dispersif des lignes. Cependant, pour une fréquence déterminée, le retard spatial apporté par une ligne à retard de longueur connue est défini à un nombre entier près de longueurs d'onde, par rapport à cette fréquence. I1 est alors possible de mettre en oeuvre la présente invention avec des lignes à longueurs programmables, en donnant à celles-ci des longueurs respectives qui, augmentées de nombres entiers de longueurs d'ondes relatives aux différentes fréquences qu'il y a lieu de considérer, donnent une longueur résultante identique pour chacune des menaces traitées. A partir des indications ci-dessus, l'homme de l'art sait développer une commande de gain pour les différentes voies de l'antenne-réseau, afin de mettre en oeuvre la présente invention. A toute fin utile, il est cependant fait référence à la Demande de Brevet français NO 83 16 653, qui contient un exposé complet des relations matricielles permettant la mise en oeuvre d'une commande de gain génralisé. A cet égard,le contenu descriptif de la Demande de Brevet précédente est en tant que de besoin incorporé à la présente Demande de Brevet. Revendications 1.- Récepteur de signaux électromagnétiques selon l'une des revendications du Brevet principal, du type comprenant - au moins deux voies de réception radio-fréquence comportant chacune une antenne (A1,A2), - deux voies pour mélanger séparément (M12,M14,M22,M24) les signaux de sortie des deux voies de réception radiofréquence à des signaux locaux et comprenant chacune un premier mélangeur (M12,M22), à bande latérale unique, recevant un signal local (FIp,FIq) de fréquence fixe, égale à la valeur de la fréquence intermédiaire, suivi d'un second mélangeur (mol14, M124) recevant pour signal local un signal reçu de référence (SRR), semblable à celui des deux voies de réception, - deux voies d'amplification à fréquence intermédiaire (FI1, FI2) reliées aux sorties respectives de ces moyens de mélange, et - des moyens de traitement (TP) des signaux issus des deux voies d'amplification à fréquence intermédiaire, caractérisé en ce que les moyens pour engendrer le sisal reçu de référence (SRR) sont agencés pour effectuer un filtrage spatial, propre à modifier le poids de signaux reçus dans certaines directions de l'espace. 2. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour engendrer le signal de référence comprennent une antenne-réseau dont les éléments ont chacun la même couverture angulaire que les antennes (Al, A2) des deux voies de réception radiofréquence, et des moyens de commande de gain généralisé pour fournir le signal reç de référence (SRR) par une combinaison, pondérée en amplitude et en phase, des signaux individuellement fournis par les éléments de l'antenne-réseau. 3. Récepteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commande de gain généralisé comprennent des unités de transfert à variation d'amplitude et de phase ou de temps, en série sur chaque élément de l'antenne-réseau, ainsi que des moyens de pilotage de ces unités pour obtenir les modifications désirées, relativement à certaines directions du diagramme de rayonnement de l'antenne-réseau. 4. Récepteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites unités comprennent des amplificateurs ou atténuateurs en série avec des déphaseurs. 5. Récepteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites unités comprennent des amplificateurs ou atténuateurs en série avec des lignes à longueur programmable. 6. Récepteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modifications du diagramme de rayonnement comprennent la création de "trous" permettant notamment d'éviter le traitement de signaux amis. 7. Récepteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les modifications du diagramme de rayonnement comprennent la création de "bosses", permettant notamment le su "i de menaces.