Brevet FR2751085A1 — publié le 19980116

La présente invention concerne les récepteurs pour radars, en particulier pour les systèmes radar haute fréquence utilisant des longueurs d'onde de la gamme millimétrique. Dans ces systèmes radar, une impulsion radar réfléchie par une cible peut présenter une certaine structure selon le type de la cible, par exemple un hélicoptère. La structure introduite dans le signal réfléchi peut conduire à un étalement de l'impulsion et à une variation de la fréquence avec le temps à l'intérieur du signal reçu. En raison de cet étalement, l'amplitude du signal reçu à chaque longueur d'onde sera réduite. Le type de structure temporelle de la fréquence du signal reçu peut également contenir typiquement une information relative à la cible. Le problème technique que cette invention vise à résoudre est la réalisation d'un récepteur destiné à un système radar haute fréquence qui possède un gain amélioré. De plus, l'invention vise à résoudre le problème technique de la détection du type de structure temporelle de la fréquence dans le signal reçu. L'invention propose par conséquent un récepteur radar destiné à un système radar haute fréquence comprenant un moyen qui reçoit un signal radar réfléchi par une cible, lequel signal reçu possède une variation de la fréquence avec le temps qui dépend de la cible, caractérisé en ce que le récepteur comprend en outre un moyen permettant d'appliquer un ensemble de modifications au signal reçu, un moyen permettant de retarder chaque signal modifié suivant une fonction fixe de la fréquence, et un moyen permettant d'identifier la modification particulière de l'ensemble (s'il en existe) qui produit le signal de sortie sensiblement en forme d'impulsion le plus grand au-dessus d'un seuil prédéterminé en provenance dudit moyen retardateur. Lorsque la caractéristique temporelle de la fréquence du moyen retardateur est une réplique inversée dans le temps de la variation temporelle de la fréquence du signal modifié, toute l'énergie du signal reçu est comprimée en une impulsion, si bien qu'il y a une augmentation sensible du gain. L'identification de la modification appropriée du signal permettant de produire ce résultat permet d'estimer la structure initiale de la fréquence. L'invention propose en outre un récepteur radar pour système radar haute fréquence comprenant un moyen permettant de recevoir un signal radar reçu depuis une cible, lequel signal reçu possède une variation de la fréquence dans le temps qui dépend de la cible, caractérisé en ce que le récepteur comprend en outre un moyen permettant de modifier le signal reçu suivant un certain nombre de manières différentes afin de produire un ensemble de signaux résultants, un moyen retardateur dépendant de la fréquence permettant de recevoir chacun des signaux résultants et de produire un signal de sortie, si bien que, lorsque la variation de la fréquence dans le temps d'un signal résultant est sensiblement une réplique inversée dans le temps de la caractéristique temporelle de la fréquence dudit moyen retardateur, la durée du signal de sortie tend vers zéro, et un moyen permettant de déterminer quel signal modifié produit un signal de sortie en provenance dudit moyen retardateur qui dépasse une amplitude prédéterminée. L'invention propose également un procédé permettant de traiter un signal radar reçu qui possède une variation de fréquence dans le temps, comprenant les opérations consistant à modifier le signal reçu et à sélectionner le type de modification (s'il en existe) qui produit un signal de sortie sensiblement en forme d'impulsion après un retard prédéterminé variable avec la fréquence afin d'établir une information relative à la variation du signal reçu avec la frequence. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels - la figure 1 est un schéma de circuit d'un récepteur radar; - les figures 2, 3 et 4 présentent des caractéristiques fréquence-temps de signaux radar devant être reconnus par le récepteur; et - les figures 5 et 6 présentent des caractéristiques fréquence-temps de signaux se produisant dans le récepteur. Le circuit qui va maintenant être décrit en relation avec la figure 1 est destiné à la reconnaissance de signaux radar contenant des structures temporelles de fréquence d'une classe prédéterminée, laquelle, dans un exemple particulier, est constituée d'un balayage de signal dans une gamme de fréquences. Le balayage de fréquence peut s'effectuer dans l'une ou l'autre direction et il peut être ou non linéaire. Un tel signal peut être produit en résultat de la réflexion radar par les pales mobiles d'un hélicoptère, le signal radar transmis ayant par exemple une longueur d'onde fixe de l'ordre de 4 mm. Toutefois, il faut comprendre que le circuit à décrire n'est aucunement limité à la reconnaissance de ces signaux réfléchis par des pales d'hélicoptère. Le circuit à décrire peut être précédé par un circuit de réception radar classique indiqué schématiquement par le bloc 10 qui reçoit et traite le signal reçu par l'antenne radar 8 afin de produire un signal ayant la forme montrée sur la figure 2. Sur la figure 2, la forme d'onde A montre une forme de signal qui peut être produite par la réflexion d'un signal transmis à fréquence fixe par une pale mobile d'hélicoptère d'un hélicoptère fixe (c'està-dire en vol stationnaire). Comme représenté, le signal comprend un balayage de fréquence sur une bande de fréquence d'environ 15 kHz à 110 kHz (dans cet exemple). La durée, de t à tl, peut o être de l'ordre de 0,5 à 4 millisecondes, la longueur de cette période étant affectée par des facteurs tels que la position, l'assiette et le mouvement de la cible hélicoptère et par la forme et la taille du rotor. Le balayage de fréquence est dû à effet Doppler résultant du mouvement de la pale de l'hélicoptère. Si l'hélicoptère n'est pas en vo3 stationnaire mais se déplace en direction de l'antenne radar, il en résultera un effet Doppler s'appliquant au signal A, de façon à amener le signal à présenter la forme indiquée en B, par exemple, ou le signal a été décalé de façon que sa gamme de fréquences s'étende de 50 kHz à 160 kHz par exemple. Si l'hélicoptère se déplace dans le sens opposé, c' est-à-dire s'il s'éloigne d'une antenne radar, il est clair qu'il y aura un effet Doppler dans le sens opposé, mais ce déplacement de la cible sera, normalement, dun moindre intérêt pratique. La figure 2 montre les signaux A et B comme étant sensiblement linéaires. Toutefois, ils n'ont pas nécessairement cette forme, mais ont les formes indiquées en A et B sur la figure 3, à savoir la forme de balayages de fréquence non linéaires. La figure 4 montre d'autres versions des signaux A et B, où ils sont non linéaires sur une partie de la gamme de fréquences et sensiblement linéaires sur la partie restante. Toutefois, dans chaque cas, les signaux sont traités et décalés en fréquence jusqu'à une bande appropriée afin d'être reçus sur une ligne 12 par le circuit qui va maintenant être plus spécialement décrit en relation avec la figure 1. Les signaux arrivant sur la ligne 12 sont mis sous forme numérique par l'intermédiaire d'un convertisseur analogiquenumérique 14 qui est échantillonné à un rythme prédéterminé (par exemple 375 kHz) par le moyen de signaux d'échantillonnage empruntant une ligne 16, et les échantillons numériques sont délivrés à un tampon 18, pour y être emmagasinés, à un rythme d'horloge d'entrée qui est commandé par un signal d'horloge empruntant l'une de deux lignes 24. Lorsque le tampon 18 contient les échantillons représentant le signal d'entrée pendant une durée appropriée, par exemple 2 millisecondes, ces échantillons passent ensuite du tampon 18, sous commande d'un signal d'horloge reçu par autre des deux lignes 24, à un convertisseur numérique-analogique 22 avec une fréquence d'horloge de 15 MHz par exemple. Pendant ce processus de lecture, les échantillons continuent à s'emmagasiner dans le tampon 18 sans interruption. De cette manière, le signal entrant sur la ligne 12 a été comprimé dans le temps par un facteur de l'ordre de 40. Ceci permet que la version comprimée dans le temps de chaque signal d'entrée se trouvant sur la ligne 12 soit délivrée sur une ligne 26 un certain nombre de fois successives depuis le tampon 18, avant que le signal entrant suivant sur la ligne 12 n'ait été mis sous forme numérique et délivré au tampon 18. En pratique, ce nombre de fois sera typiquement inférieur à quarante. Chacune de ces répliques comprimées dans le temps du signal entrant aura naturellement un balayage de fréquence correspondant à celui du signal entrant. Les composantes de haute fréquence des repliques comprimées dans le temps qui sont introduites par le processus d'échantillonnage sont éliminées par un filtre passe-bas 28. Le signal comprimé dans le temps est ensuite translaté à une fréquence porteuse intermédiaire appropriée par mélange dans un mélangeur 29 avec le signal de sortie d'un oscillateur 30, une seule bande latérale étant sélectionnée par un filtre 31. Le signal modulé à bande latérale unique résultant est appliqué à un mélangeur 32. Dans le mélangeur 32, le signal est mélangé avec un signal linéairement modulé en fréquence, ou signal en gazouillis, reçu sur une ligne 33 en provenance d'un générateur 34 de signaux ou de gazouillis. Le générateur de signaux 34 peut être commandé par le moyen de signaux de commande via une ligne 36, de façon que le signal de balayage empruntant la ligne 33 possède l'un quelconque d'un certain nombre de balayages en fréquence prédéterminés,' à savoir l'un quelconque parmi plusieurs balayages en fréquence à taux de variation prédéterminé (non necessairement constant) entre des valeurs predéterminées, comme cela sera décrit ci-après plus en détail. I1 est également possible de faire varier la synchronisation des balayages en fréquence par rapport au signal reçu. Le signal de sortie résultant du mélangeur 32 est délivré à une unité de traitement 38 qui est un moyen retardateur dépendant de la fréquence et peut être une ligne à retard à dispersion linéaire (de tout type approprié, par exemple d'un type à ondes acoustiques superficielles) ayant une caractéristique fréquence-temps fixe et connue qui sera décrite plus en détail ci-après. Le signal de sortie de l'unité de traitement 38 est délivré à une unité détectrice représentée schématiquement sous forme d'une diode redresseuse 40, puis à un comparateur de seuil 42 qui produit un signal de sortie sur une ligne 44 lorsque le signal de sortie du détecteur 40 depasse un seuil prédéterminé. On va maintenant considérer de manière plus détaillée le fonctionnement du circuit, en relation avec la figure 5. Comme indiqué, une réplique de chaque signal entrant sort du filtre passe-bas 28 plusieurs fois successivement. La courbe 5A montre une forme que cette réplique peut présenter après avoir été translatée en fréquence par le mélangeur 29; ainsi, la courbe 5A montre le signal de sortie du filtre 31. A chaque fois, une réplique du signal empruntant la ligne 36 varie de façon que le signal de balayage de la ligne 33 avec lequel il y a eu mélange dans le mélangeur 32 soit l'un différent d'un ensemble de signaux prédéterminés qui sont associés aux structures temporelles de fréquence possibles du signal reçu. La courbe 5B montre un tel membre de cette classe. Le signal de sortie du mélangeur 32 sera naturellement un signal ayant un balayage en fréquence composite constitué d'une combinaison des balayages en fréquence des répliques du signal d'entrée et du signal de balayage de la ligne 33, comme indiqué par exemple par la courbe 5C. La figure 6 montre une forme que la caractéristique de l'unité de traitement 38 peut présenter. Lorsque le balayage en fréquence du signal composite (courbe 5C) venant du mélangeur 32 est '1l'image dans un miroir" de la caractéristique présentée sur la figure 6 pour le balayage en fréquence de l'unité 38 de traitement de signaux (c'est-à-dire la réplique inversée dans le temps), le résultat est la production par l'unité 38 d'une brève impulsion d'amplitude maximale. L'impulsion est produite parce que les basses fréquences existant au début du signal de sortie composite du mélangeur 32 sont retardées, par l'unité 38 de traitement de signaux, par rapport aux fréquences plus élevées existant à la fin du signal. Cette impulsion est d'une amplitude très supérieure à celle du signal reçu initial et, par conséquent, la production d'une impulsion à partir du signal reçu augmente le gain. Si la caractéristique fréquence-temps (courbe 5C) du signal de sortie composite du mélangeur 32 est différente de la caractéristique présentée sur la figure 6, l'unité 38 ne produira pas de brève impulsion de sortie,' mais une impulsion d'une durée plus longue et d'une amplitude qui est inférieure d'une manière correspondante. Ainsi, le comparateur de seuil 42 assure que le signal de sortie présent sur la ligne 44 n'est produit que lorsque le balayage en fréquence du signal de sortie composite produit par le mélangeur 30 est suffisamment proche de celui de la figure 6. De cette manière, le circuit peut être réglé de façon à pouvoir reconnaître différents éléments d'une classe prédéterminée de cibles radar (c'est-à-dire différents types d'hélicoptères dans diverses positions ou en cours d'exécution de diverses manoeuvres, dans l'exemple particulier considéré). Chaque élément défini de la classe est lié à la caractéristique fréquence-temps de l'un particulier des signaux de balayage qui peuvent être produits par le générateur de signaux 34 (relativement à la caractéristique de balayage de l'unité 38 de traitement de signaux). On notera que le circuit peut être modifié de façon à reconnaître des signaux radar ayant des balayages en fréquence décroissants, et non pas augmentants. Dans de tels cas, les balayages en fréquence des signaux de balayage de la ligne 33 seront généralement des balayages en fréquence diminuants au lieu d'être des balayages en fréquences augmentants, et la caractéristique fréquencetemps de l'unité 38 de traitement de signaux sera en général un balayage en fréquence augmentant au lieu d'être un balayage en fréquence diminuant. Les signaux de commande empruntant la ligne 36 peuvent être produits de toute manière convenable. De façon avantageuse, ils sont produits par une unité de commande fonctionnant sous commande du signal d'horloge de sortie de l'une des lignes 24. Le comparateur de seuil 42 peut être remplacé par un circuit qui emmagasine l'amplitude réelle de chaque impulsion produite par le détecteur 40 afin de permettre de déterminer le signal de balayage particulier présent sur la ligne 33 qui produit un signal composite ayant la meilleure adaptation avec la caractéristique présentée sur la figure 6. Le générateur 34 de gazouillis peut avoir la forme d'une mémoire numérique contenant des échantillons de plusieurs gazouillis prédéterminés, ce qui ne nécessite pas de produire des balayages en fréquence linéaires, les échantillons qui sont en relation avec un gazouillis particulier quelconque étant choisis par les signaux de la ligne 36 et étant de préférence délivrés via un filtrage approprié, puis sur la ligne 33. Selon une autre possibilité envisageable, les mêmes échantillons d'un unique gazouillis peuvent être reproduits avec des rythmes différents (non nécessairement des rythmes linéaires), de nouveau sous commande d'un signal empruntant la ligne 36, puis être de nouveau délivrés via un filtrage approprié afin de produire des pentes de gazouillis différentes. On peut également modifier le circuit en omettant le générateur de signaux 34 ou en le remplaçant par un générateur de signaux qui ne produit qu'un unique balayage en fréquence prédéterminé, et en remplaçant l'unité de traitement 38 par un groupe de semblables circuits, ayant chacun une caractéristique fréquencetemps de la même forme générale que celle indiquée par la courbe A, mais avec des paramètres de valeurs différentes, ces unités étant connectées en parallèle sur la sortie du mélangeur 32. Ces caractéristiques seront de nouveau telles qu'un certain nombre d'éléments différents d'une classe particulière de cibles donnant un signal radar réfléchi à fréquence balayée pourront être reconnus. Chacune des unités de traitement de signaux doit être connectée à un circuit détecteur et à un comparateur de seuil. Ce montage permet d'effectuer le processus de reconnaissance en parallèle, au lieu que ce soit en série comme dans le cas du circuit de la figure 1, mais ceci demande un matériel beaucoup plus important. Dans ce cas, le générateur de gazouillis 34 peut prendre la forme d'une ligne à retard à dispersion linéaire ayant une caractéristique appropriée à laquelle une impulsion convenable est périodiquement appliquée sous commande de la ligne 36. Selon une autre variante, dans laquelle le générateur de gazouillis 34 peut être omis ou être d'un type qui produit un unique gazouillis prédéterminé, le rythme auquel les signaux d'échantillonnage sont produits sous commande du signal d'horloge de sortie de l'une des lignes 24 peut être modifié pendant la lecture du signal afin de modifier la pente du signal produit sur la ligne 26 et, par conséquent, d'altérer la caractéristique présentée par la ligne 5A. De nouveau, de cette manière, la caractéristique de sortie (courbe 5C) peut être modifiée jusqu'à ce qu'elle soit adaptée à la caractéristique (figure 6) de l'unité de traitement 38. On comprendra que, alors que la compression temporelle effectuée par le convertisseur analogique-numérique 14, le tampon 18 et le convertisseur numérique-analogique 22 est avantageuse, elle n'est pas essentielle. Le traitement des signaux reçus a été decrit consécutivement à la compression du signal sous forme analogique. Toutefois, on notera qu'il est possible d'utiliser à cette fin des systèmes numériques. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Récepteur pour radar destiné à un système radar haute fréquence comprenant un moyen (10) permettant de recevoir un signal radar réfléchi par une cible, lequel signal reçu possède une variation de sa fréquence dans le temps qui dépend de la cible, caractérisé en ce que le récepteur comprend en outre un moyen (32, 34) permettant d'appliquer un ensemble de modifications au signal reçu, un moyen (38) permettant de retarder le signal modifié selon une fonction fixe de la fréquence, et un moyen (42) permettant d'identifier la modification particulière de l'ensemble (s'il en existe) qui produit le signal de sortie sensiblement en forme d'impulsion le plus grand au-dessus d'un seuil prédéterminé en provenance dudit moyen retardateur. 2. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de modification comprend un moyen permettant de mélanger (32) le signal reçu avec chaque signal d'un ensemble de signaux choisis. 3. Récepteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen mélangeur comprend un moyen permettant de mélanger le signal reçu avec chacun des signaux choisis en parallèle et le moyen retardateur comprend une pluralité correspondante de dispositifs retardateurs, relativement à chaque sortie du moyen mélangeur. 4. Récepteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (14, 18, 22) permettant de produire une séquence temporellement comprimée de répliques de chaque signal reçu. 5. Récepteur selon la revendication 1, caractérisé ce qu'il comprend en outre un moyen (18) permettant d'emmagasiner plusieurs échantillons numériques représentant chaque signal reçu, et ledit moyen de modification comporte un moyen (24) permettant de lire lesdits échantillons emmagasinés à des fréquences variables choisies. 6. Récepteur pour radar destiné à un système radar haute fréquence comprenant un moyen (10) permettant de recevoir un signal radar réfléchi par une cible, lequel signal reçu possède une variation temporelle de fréquence à détecter qui dépend de la cible, caractérisé en ce que le récepteur comprend en outre un moyen (32, 34) permettant de modifier le signal reçu d'un certain nombre de manières différentes afin de produire un ensemble de signaux résultants, un moyen retardateur (38) dépendant de la fréquence qui reçoit chacun des signaux résultants et produit un signal de sortie de sorte que, lorsque la variation temporelle de la fréquence d'un signal résultant est sensiblement une réplique inversée dans le temps de la caractéristique fréquence-temps dudit moyen. retardateur (38), la durée du signal de sortie tend à s'annuler, et un moyen permettant de déterminer quel signal modifié produit un signal de sortie en provenance dudit moyen retardateur qui dépasse une amplitude prédéterminée. 7. Récepteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu1'.il comprend en outre un moyen (14, 18, 22) permettant de comprimer dans le temps le signal reçu afin de produire plusieurs répliques comprimées. 8. Récepteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit moyen de modification comprend un moyen (34) permettant de produire séquentiellement un certain nombre de signaux modifiés, et un moyen (32) permettant de mélanger chacun desdits signaux avec l'une respective desdites répliques. 9. Récepteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacun desdits signaux prédéterminés est un balayage en fréquence linéaire ou non linéaire ayant une relation de synchro nisation choisie à l'avance par rapport à la réplique à laquelle il est mélangé. 10. Procédé permettant de traiter un signal radar reçu qui possède une variation temporelle de sa fréquence, caracté risé en ce qu'il comprend les opérations consistant à modifier le signal reçu et à sélectionner le type de modification (s'il en existe) qui produit un signal de sortie sensiblement en forme d'impulsion après un retard prédéterminé variable avec la fréquence afin d'établir l'information relative à la variation en fréquence du signal re