Brevet FR2848365A1 — publié le 20040611

I L'invention concerne une source avec modulation d'impulsion à paramètres réglables et son utilisation dans une chaîne d'émission IFF ou radar secondaire. Dans le domaine de l'IFF (Identification Friend or Foe en anglais, identification allié ou ennemi) ou du radar secondaire, différentes formes d'ondes et modulations sont utilisées suivant le mode de fonctionnement de l'émetteur IFF comme le montre le tableau ci-dessous. 10 Mode d'émission IFF Modulation utilisée Interrogations & Réponses Mk X et Mk XII Impulsions Interrogations Mode S Impulsions + DPSK Réponses Mode S Impulsions de type PPM Interrogations & Réponses Mode 5 Impulsions + MSK A chaque mode d'émission IFF est associée une source de modulation placée dans la chaîne d'émission. Ainsi, la chaîne d'émission IFF comporte quatre sources différentes pour chacun des quatre modes 15 d'émission IFF indiqués ci-dessus. Chaque source est composée d'un oscillateur contrôlé en tension VCO et d'une boucle à verrouillage de phase PLL qui fournissent directement un signal à la fréquence de sortie. La sortie de la source est alors modulée pour obtenir le signal IFF souhaité. Une chaîne d'émission IFF classique comporte donc: - une première source reliée à deux voies, chacune comportant un modulateur d'amplitude pour la réalisation de la modulation d'impulsions, les deux voies correspondant aux deux fréquences nécessaires, une pour 25 l'émission et l'autre pour le test de la chaîne de réception dans le mode Interrogation et réponse Mk X et Mk XII, - une deuxième source reliée à deux voies, chacune comportant un modulateur d'amplitude et un modulateur DPSK pour la réalisation de la modulation d'impulsions à saut de phase, les deux voies correspondant aux deux fréquences nécessaires, une pour l'émission et l'autre pour le test de la chaîne de réception dans le mode Interrogation Mode S, - une troisième source reliée à deux voies, chacune comportant un modulateur d'amplitude et un modulateur MSK pour la réalisation de la 5 modulation d'impulsions à saut de phase minimum, les deux voies correspondant aux deux fréquences nécessaires, une pour l'émission et l'autre pour le test de la chaîne de réception dans le mode Interrogation et Réponses Mode 5. Les inconvénients d'une telle chaîne d'émission IFF sont sa complexité de mise en ouvre en raison du nombre de sources de fréquence et de modulateurs utilisés. Le brevet US 5,867,535 propose de réduire la complexité d'une 15 chaîne d'émission nécessitant la mise en oeuvre de multiples fonctions radio en utilisant un processeur de traitement du signal DSP. A partir des informations à émettre, le processeur de traitement du signal DSP génère les signaux en phase et quadrature vers un réseau de portes programmables FPGA (Field Programmable Gate Array en anglais). Le 20 FPGA contrôle ensuite un modulateur réalisant la modulation. Le modulateur produisant alors un signal modulé sur une fréquence intermédiaire comportant les informations. Cette solution appliquée aux émetteurs IFF nécessiterait toujours 25 au moins deux sources de fréquence et modulateurs afin de générer les sauts de fréquence des modulations DPSK et MSK. Pour cette raison, le nombre de mode d'émission IFF utilisé par la chaîne actuelle est souvent très faible en comparaison du nombre de 30 mode prévu dans le cadre de l'IFF (24 modes différents). Les équipements du type IFF sont intégrés dans des systèmes occupant des volumes de plus en plus restreints. Or, en raison de l'architecture de la chaîne d'émission IFF actuels, les limites de réduction du volume occupé sont vite atteintes. En outre, la multiplication des sources et modulateurs rendent la 5 précision en terme de fréquence des chaînes IFF grossière pour un cot de fabrication qui reste élevé. La présente invention permet de palier ces inconvénients en supprimant l'obligation de disposer dans la chaîne d'émission d'une Io source de fréquence propre à chaque mode d'émission IFF par l'utilisation d'un synthétiseur de fréquence numérique capable de générer des trains d'impulsions. Un objet de l'invention est une source programmable de trains 15 d'impulsions sur fréquence intermédiaire comportant: - Une entrée recevant une commande d'émission comportant le mode d'émission, Un dispositif d'instruction relié à cette entrée de commande d'émission, générant des instructions d'émission, - Un dispositif de formatage transcrivant les instructions d'émission en au moins un premier signal de contrôle, - Un dispositif de synthèse de fréquence numérique recevant au moins le premier signal de contrôle, générant un signal modulé sur une fréquence intermédiaire, le signal est modulé selon un train d'impulsion 25 ayant des caractéristiques qui sont déterminées par le premier signal de contrôle. Les caractéristiques d'un train d'impulsions comportent, notamment, la présence ou non de sauts de fréquence et les 30 caractéristiques de ces sauts de fréquence. Une amélioration est apportée à l'invention permettant d'obtenir un dispositif comportant moins de liaison physique et une meilleure précision des caractéristiques du signal modulé obtenu. Cette amélioration peut être 35 obtenue lorsque le dispositif de formatage comporte une interface d'entrée comportant des registres d'entrée reliée commandés par les instructions d'émission en fonction de la commande d'émission reçue par le dispositif d'instruction. Cette amélioration peut aussi être obtenu lorsque le dispositif de synthèse de fréquence numérique comporte des registres d'entrée commandés par le premier signal de contrôle. Un autre objet de l'invention est une chaîne d'émission IFF comportant: la source programmable de trains d'impulsions sur fréquence 10 intermédiaire, comportant: * une entrée reliée à une interface hommemachine ou à un dispositif externe, générant la commande d'émission, * un dispositif de formatage générant un deuxième et un troisième signal de contrôle en fonction des instructions d'émission, - un dispositif de translation recevant le signal modulé par un train d'impulsions sur fréquence intermédiaire, le deuxième et le troisième signal de contrôle, générant un signal modulé par un train d'impulsions sur la fréquence donnée par le deuxième signal de contrôle ayant une amplitude donnée par le troisième signal de contrôle. 20 Le dispositif de synthèse de fréquence d'une telle chaîne d'émission IFF génèrent, notamment, au moins des signaux modulés par trains d'impulsions ou des signaux modulés par trains d'impulsions DPSK ou des signaux modulés par trains d'impulsions MSK ou des signaux 25 modulés par trains d'impulsions PPM. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description, faite à titre d'exemple, et des figures s'y rapportant qui représentent: - Figure 1, synoptique de la partie de la chaîne d'émission d'un équipement IFF adaptée au mode d'émission d'interrogation Mk X et Mk XII, selon l'état de l'art, - Figure 2, synoptique de la partie de la chaîne d'émission d'un équipement IFF adaptée au mode d'émission d'interrogation Mode 35 S, selon l'état de l'art, - Figure 3, synoptique d'une chaîne d'émission IFF, selon l'invention, - Figure 4a, synoptique d'une source programmable de trains d'impulsions sur fréquence intermédiaire selon l'invention - Figure 4b, représentation de quelques exemples d'instructions d'émission transmises par le dispositif d'instruction au dispositif de formatage. Le synoptique de la figure 1 présente la partie hors MSK et DPSK 10 100l de la chaîne actuelle d'émission d'un équipement IFF. La source de fréquence i1 01 est composé d'un oscillateur contrôle en tension VCO et d'une boucle à verrouillage de phase PLL, tel que un premier dispositif 11111 fournit un signal avec une fréquence de 1090 MHz et un deuxième dispositif 111î2 fournit un signal avec une fréquence de 1030 MHz. La 15 source de fréquence comporte en outre deux entrées 112, et 1131, respectivement pour recevoir un ordre de mise à zéro de la source et un ordre de mise à zéro de la PLL (PLLFAIL). Cette source i1 01 est reliée à deux voies correspondant aux deux 20 fréquences nécessaires, une pour l'émission et la réception (1090MHz dans l'exemple) et l'autre pour le test (1030MHz dans l'exemple)dans le mode Interrogation et réponse Mk X et Mk XII. Chacune des deux voies comporte un modulateur d'amplitude pour la réalisation de la modulation d'impulsions, respectivement 13011 et 130,2. Chaque modulateur 13011, 25 13012 reçoit une commande de modulation 13111, 13112 respectivement pour le test ou la transmission. Un commutateur 15011 ou 15012 commandé par une commande de commutation du fonctionnement de la chaîne de test en transmission ou 30 inversement 15111 ou 15112 est placé en sortie du modulateur 13011 ou 130î2 sur chaque voie. Ainsi, les deux voies fournissent respectivement un premier signal 15211, permettant un test et un deuxième signal 152,2 d'interrogation. Un coupleur/diviseur 120î2 est placé en sortie de la source 1101 sur la voie de transmission afin de pouvoir fournir un troisième signal 15213 permettant une commande en réception relative au changement de fonctionnement de la chaîne d'émission. Le synoptique de la figure 2 présente la partie avec DPSK et hors 5 MSK 1002 de la chaîne actuelle d'émission d'un équipement IFF. La source de fréquence 1102 est composée d'un opérateur de contrôle de tension VCO et d'une boucle de contrôle de phase PLL, tel que un premier dispositif 11121 fournit un signal avec une fréquence de 1090 MHz et un deuxième dispositif 11122 fournit un signal avec une fréquence de 1030 10 MHz. La source de fréquence comporte en outre deux entrées 1122 et 1132, respectivement pour recevoir un ordre de mise à zéro de la source et un ordre de mise à zéro de la PLL (PLLFAIL). Cette source 1102 est reliée à deux voies correspondant aux deux 15 fréquences nécessaires, une pour l'émission et la réception (1090MHz dans l'exemple) et l'autre pour le test (1030MHz dans l'exemple) dans le mode Interrogation Mode S. Chacune des deux voies comporte un modulateur d'amplitude pour la réalisation de la modulation d'impulsions, respectivement 13021 et 13022. Chaque modulateur 13021, 13022 reçoit une 20 commande de modulation 13121, 13122 respectivement pour le test ou la transmission. Chaque voie comporte en outre un modulateur DPSK 14021 et 14022pour la réalisation de la modulation d'impulsions à saut de phase. La 25 modulation DPSK est réalisée en commutant des déphaseurs. Chaque modulateur DPSK 14021, 14022 reçoit une commande de modulation DPSK 14121, 14122 respectivement pour le test ou la transmission. Un commutateur 15021 ou 15022 commandés par une commande 30 de commutation du fonctionnement de la chaîne de test en transmission ou inversement 15121 ou 15122est placé en sortie du modulateur 13021 ou 13022 sur chaque voie. Ainsi, les deux voies fournissent respectivement un premier signal 15221, permettant un test et un deuxième signal 15222 d'interrogation. Un coupleur/diviseur 12022 est placé en sortie de la source 1102 sur la voie de transmission afin de pouvoir fournir un troisième signal 15223 permettant une commande en réception relative au changement de fonctionnement de la chaîne d'émission. Une chaîne d'émission IFF classique comporte donc: - Une première partie telle que représentée sur la figure 1 pour le mode Interrogation et réponse Mk X et Mk XII, - une deuxième partie telle que représentée sur la figure 2 pour le mode Interrogation Mode S, - une troisième partie non représentée pour le mode Interrogation et Réponses Mode 5. Elle comporte aussi une source constituant une troisième référence de fréquences, reliée à deux voies, chacune comportant un modulateur d'amplitude et un modulateur MSK pour la réalisation de la modulation d'impulsions à saut de phase minimum. 15 Dans les chaînes actuelles, une première fréquence ( 1030 MHz pour un interrogateur) appelée communément OL est utilisée pour l'émission et le passage en fréquence intermédiaire Fi de la réception une autre sert (1090 MHz pour un interrogateur) à la génération du test. 20 L'invention utilise une source unique de fréquence intermédiaire modulée 1OO*D indépendante de la chaîne d'amplification 170A, les paramètres physiques ( fréquence, phase & amplitude) du signal de fréquence intermédiaire modulée mFI étant totalement contrôlés par un 25 système numérique 15OD à l'aide d'un premier signal de contrôle c1. On dispose ainsi d'un dispositif unique 100* représenté par la figure 3 réalisant toutes les modulations mises en oeuvres dans le domaine de l'IFF. La chaîne d'amplification 170A recevant alors un signal de fréquence intermédiaire Fi déjà modulée et à la fréquence souhaitée MR, celle-ci n'a plus qu'à réaliser une transposition en fréquence et puissance en fonction respectivement des deuxième et troisième signaux de contrôle c2 et C3. Ces transpositions étant toujours les mêmes, quelque soit le type signal IFF à mettre en oeuvre, la conception de la chaîne d'émission se voit ainsi grandement simplifiée. L'invention consiste à réaliser de façon plus simple les différentes 5 modulations. Pour cela, l'architecture générale de la chaîne d'émission ( source de fréquences 1101, 1102 + modulateurs 13011, 13012, 13021, 13022, 14021, 14022) telle que représentée par les figures 1 et 2 est remplacée par une source programmable 1OO*D afin de générer un signal de fréquence intermédiaire modulée mFI. La source programmable de trains 10 d'impulsions à fréquence intermédiaire comporte, comme le montre la figure 4a-,-une interface numérique 150D et un synthétiseur de fréquence 160D, par exemple un synthétiseur numérique direct DDS COTS, illustrés plus en détails par la figure 4a. Ainsi au lieu de faire transiter entre la fonction dite numérique 1 OO*D et la partie RF 1OO*A une multitude de signaux 15211, 15212, 15213, 15221 15222, 15223, on ne transmet plus qu'un signal modulé du fréquence intermédiaire mF, qu'il suffit de transposer (en fréquence & puissance). Cette architecture permet donc de disposer sur une seule carte de 20 l'ensemble de la fonction numérique 1OO*D, avec une interface (non représentée) vers la partie RF 1 OO*A se plaçant en fréquence intermédiaire. Ainsi à partir d'un seul coeur 1OO*D ( interface numérique 150D + DDS COTS 16OD) générique on peut adapter plusieurs modules RF 1OO*A afin de satisfaire différents besoins de puissance (portée de 25 l'équipement) ou fréquence ( interrogateur / répondeur). La génération et la modulation de la fréquence intermédiaire sont réalisées par un DDS du commerce 16OD recevant ces commandes c1 d'une interface numérique spécifique 15OD ( bus de données, adresses, 30 signaux de contrôles et programme associé ). Cette interface 15O% est capable de configurer le DDS 160D en fréquence, puissance, phase et commander les sauts de phases ou fréquences au rythme imposé par les signaux IFF. Ainsi à partir d'un seul composant 100*D, on est capable de générer les signaux ( fréquence + puissance + modulation) nécessaires à l'émission opérationnelle et au test bouclé. La figure 4a montre plus précisément le composant numérique 100*D constituant une source programmable de trains d'impulsions sur fréquence intermédiaire. La source 100*D comporte une entrée E recevant une commande d'émission ce pouvant ou non comporter le mode d'émission IFF (Interrogations & Réponses Mk X et Mk XII, Interrogations 10 Mode S, Réponses Mode S, Interrogations & Réponses Mode 5 par exemple). Un dispositif d'instruction 151 est relié à cette entrée E de commande d'émission. Ce dispositif d'instruction 151 génère des 15 instructions d'émission ie152, qui comporte le mode d'émission. Quelques exemples d'instructions sont représentées par la figure 4b. Un dispositif de formatage 152 transcrit les instructions d'émission ie152 en au moins un premier signal de contrôle c1. Ce dispositif de 20 formatage 152 comporte une interface d'entrée 1521/E comportant des registres d'entrée commandés par les instructions d'émission ie152. Comme le montre la figure 4b, les instructions d'émission ie152 comporte l'adresse du registre ar152 dans lequel une opération doit être effectué, le type d'opération à effectuer (lecture, écriture...) 0152, la valeur à écrire dans le 25 registre indiqué lors d'une écriture dr152. Par exemple le mode interrogation_1 correspondra à une instruction d'émission ie152 de lecture écriture à l'adresse 4000104h, des valeurs "interromode" dans les registres 24 à 31 de cette adresse et "nombre" dans les registres 16 à 21. Par exemple, le dispositif d'instruction 151 peut être un microcontrôleur exécutant un programme applicatif paramétré par la commande d'émission ce, reçue par exemple via une liaision HDLC (High Level Data Link Control en anglais ou liaison de contrôle pour données de niveau supérieur). Le dispositif d'instruction 151 peut être relié au dispositif de formatage 152 par un seul bus (non représenté). Le dispositif de formatage 152 comporte des moyens de gestion des interrogations IFF 152GI. Si la chaîne d'émission IFF effectue des tests de réception, le dispositif de formatage peut comporter aussi des moyens de gestion et génération des réponses de test IFF 152GR. En outre, le dispositif de formatage 152 comporte une interface de sortie 1521/o générant à partir des valeurs des registres d'entrée compris dans l'interface 1521/E au moins le premier signal de contrôle c1. Un dispositif de synthèse de fréquence numérique 160 reçoit au 15 moins le premier signal de contrôle c1. Le dispositif de synthèse de fréquence numérique 160 génère un signal mFI modulé selon un train d'impulsions, ayant des caractéristiques qui sont déterminées par le premier signal de contrôle c1, sur une fréquence intermédiaire. Les caractéristiques d'un train d'impulsions comportent la présence ou non de 20 sauts de fréquence et les caractéristiques de ces sauts de fréquence. Le dispositif de synthèse de fréquence numérique 160 comporte des registres d'entrée commandés par le premier signal de contrôle c1 (valeur à attribuer au registre drl6O, adresse du registre ar160, opération à 25 effectuer sur le registre 0160)Les informations transmises par l'intermédiaire du premier signal de contrôle (type d'émission et impulsions de modulation par exemple) le sont sous forme de signaux discrets. Le dispositif de formatage 152, par 30 exemple une table de porte à champ programmable FPGA, effectue pour cela le séquencement des trains d'impulsions à émettre, à partir de paramètres stockés sous forme de registres (registres commandés par le dispositif d'instruction 151). il Le dispositif de formatage 152 peut être relié au dispositif de synthèse de fréquence numérique 160 par un seul bus (non représenté). Le dispositif de synthèse de fréquence 160 génèrent au moins des 5 signaux modulés par trains d'impulsions ou des signaux modulés par trains d'impulsions DPSK ou des signaux modulés par trains d'impulsions MSK ou des signaux modulés par trains d'impulsions PPM. La modulation par impulsions peut être obtenue par commande 10 d'interrupteurs du dispositif de synthèse de fréquence numérique 160 en ouvrant ou fermant la ligne de transmission. La modulation DPSK peut être obtenue de manière similaire à la modulation par impulsions avec, en plus, des commandes d'interrupteurs du dispositif de synthèse de fréquence numérique 160 commutant des segments de ligne représentant 15 un déphasage aux fréquences considérées. Dans le cas d'un interrogateur IFF, - Soit le signal de bascule en sortie OL est à une fréquence de 1160 MHz avec une source fournissant un signal mFI à une fréquence 20 intermédiaire de 130 MHz. L'onde émise mf est alors à 1030 MHz pour l'émission d'interrogations. - Soit, le signal de bascule en sortie OL est à une fréquence de 1160 MHz avec une source fournissant un signal mFI à une fréquence intermédiaire de 70 MHz. L'onde émise mf est alors à 1090 MHz pour 25 l'émission du test bouclé. Dans le cas d'un répondeur IFF, - Soit le signal de bascule en sortie OL est à une fréquence de 960 MHz avec une source fournissant un signal mFI à une fréquence 30 intermédiaire de 130 MHz. L'onde émise mf est alors à 1090 MHz pour l'émission d'interrogations, - Soit le signal de bascule en sortie OL est à une fréquence de 960 MHz avec une source fournissant un signal mFI à une fréquence intermédiaire de 70 MHz. L'onde émise mf est alors à 1030 MHz pour l'émission du test bouclé. Le changement de fréquence du signal de bascule en sortie OL ne 5 correspond qu'à un changement du facteur multiplicateur de la boucle à verrouillage de phase PLL du synthétiseur de fréquence 160. Ainsi, l'invention permet d'utiliser des fréquences d'OL non standards ( 1160 MHz ou 960 MHz au lieu de 1090 MHz et 1030 MHz) et io donc de disposer de fréquences permettant d'obtenir une fréquence intermédiaire réception à 70 MHz correspondant aux fréquences intermédiaires standards du grand public et autorisant l'utilisation de composants moins coteux. La chaîne d'émission IFF, telle que par exemple celle de la figure 3, comporte une source 1OO*D comportant: * une entrée E reliée à une interface homme-machine ou à un dispositif externe (non représentés), générant la commande d'émission ce, * un dispositif de formatage 152 générant un deuxième et un troisième signal de contrôle c2 et C3 en fonction des instructions d'émission ie152 comme le montre les figures 3 et 4a. Ainsi, le dispositif de translation 170A de la chaîne d'émission IFF, 25 telle que par exemple celle de la figure 3, recevant le signal modulé par un train d'impulsions sur fréquence intermédiaire mFI, le deuxième et le troisième signal de contrôle c2 et C3, génère un signal mf modulé par un train d'impulsions sur la fréquence donnée par le deuxième signal de contrôle c2 ayant une amplitude donnée par le troisième signal de contrôle 30 C3. La mise en couvre de techniques et de composants numériques permet, du fait de leur fiabilité et de la reproductibilité de leurs caractéristiques, de réduire les temps de réglages et mise au point de chaînes d'émission. REVENDICATIONS 1. Source programmable de trains d'impulsions sur fréquence intermédiaire comportant: - Une entrée recevant une commande d'émission comportant le mode d'émission, - Un dispositif d'instruction relié à cette entrée de commande d'émission, générant des instructions d'émission, - Un dispositif de formatage transcrivant les instructions d'émission en au moins un premier signal de contrôle, - Un dispositif de synthèse de fréquence numérique recevant au moins le premier signal de contrôle, générant un signal modulé sur une fréquence intermédiaire, Caractérisé en ce que le dispositif de synthèse de fréquence numérique génère un signal modulé selon un train d'impulsions ayant des 15 caractéristiques qui sont déterminées par le premier signal de contrôle. 2. Source selon la revendication précédente caractérisée en ce que les caractéristiques d'un train d'impulsions comporte la présence ou non de sauts de fréquence et les caractéristiques de ces sauts de fréquence. 3. Source selon l'une quelconque des revendications précédentes 20 caractérisée en ce que le dispositif de formatage comporte une interface d'entrée comportant des registres d'entrée commandés par les instructions d'émission en fonction de la commande d'émission reçue par le dispositif d'instruction. 4. Source selon l'une quelconque des revendications précédentes 25 caractérisée en ce que les instructions d'émission comporte le mode d'émission. 5. Source selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le dispositif de formatage comporte des moyens de gestion des interrogations IFF et une interface de sortie générant à partir 30 des valeurs des registres d'entrée au moins le premier signal de contrôle. 6. Source selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le dispositif de formatage comporte des moyens de gestion des réponses de test IFF et une interface de sortie générant à partir des valeurs des registres d'entrée au moins le premier signal de contrôle. 7. Source selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le dispositif de synthèse de fréquence numérique 5 comporte des registres d'entrée commandés par le premier signal de contrôle. 8. Source selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le dispositif d'instruction est relié au dispositif de formatage par un seul bus, et le dispositif de formatage est relié au 10 dispositif de synthèse de fréquence numérique par un seul bus. 9. Chaîne d'émission IFF comportant: - la source selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant: * une entrée reliée à une interface homme-machine ou à un 1 5 dispositif externe, générant la commande d'émission, * un dispositif de formatage générant un deuxième et un troisième signal de contrôle en fonction des instructions d'émission, un dispositif de translation recevant le signal modulé par un train d'impulsions sur fréquence intermédiaire, le deuxième et le troisième 20 signal de contrôle, générant un signal modulé par un train d'impulsions sur la fréquence donnée par le deuxième signal de contrôle ayant une amplitude donnée par le troisième signal de contrôle. 10. Chaîne d'émission IFF selon la revendication précédente caractérisée en ce que le dispositif de synthèse de fréquence génèrent au moins des 25 signaux modulés par trains d'impulsions ou des signaux modulés par trains d'impulsions DPSK ou des signaux modulés par trains d'impulsions MSK ou des signaux modulés par trains d'impulsions PPM.