Brevet FR2888334A1 — publié le 20070112

La présente invention concerne un leurre pour tromper des systèmes radar, notamment des systèmes radar Doppler On connaît de multiples types de leurres; ils for-ment un élément important pour tromper les systèmes de sur- veillante militaire à la fois pour la vue, pour les individus au sol ou pour des systèmes radar embarqués à bord d'avions. Des efforts importants ont été faits notamment pour des leurres destinés à des systèmes radar puisque l'objet à protéger, dans de nombreux cas, un avion, représente une valeur militaire considérable. Des faisceaux ou paquets de rubans ont été utilisés comme leurres pour des radars. Si les rubans métallisés ont une longueur adaptée à la fréquence du radar à tromper, on obtient une forte résonance. Les rubans sont lâchés par l'avion, en faisceaux et créent des échos qui induisent en erreur le radar ou cachent l'avion. L'introduction des radars impulsionnels Doppler a réduit considérablement la possibilité des paquets de rubans pour influencer un radar. Un radar Doppler impulsionnel utilise l'effet Doppler (variation de phase d'une impulsion à l'autre de l'écho radar) pour savoir si les objets réfléchissants se déplacent rapidement par rapport à la station radar ou s'il s'agit d'objets fixes. Il en résulte que le brouillage du radar à partir du sol ou des faisceaux qui sont pratiquement immobi- les par rapport au sol peuvent être rejetés. L'utilisation de systèmes radar à effet Doppler pour éliminer les échos du sol rendent les faisceaux de rubans inefficaces. D'autres procédés passifs pour tromper des radars utilisent des réflecteurs de différents types, par exemple des réflecteurs en forme de coins ou des lentilles Luneburger pour créer des défauts puissants à partir de petits objets. Pour créer la fréquence Doppler nécessaire pouvant être détectée par un radar Doppler, il faut tirer un petit avion formant un leurre qui peut se détacher de l'objet à protéger. Pour cela, il faut des éléments bien conçus sur le plan aérodynamique et, de plus, dans beaucoup de cas, cela limite les caractéristiques de vol. Les leurres modernes sont souvent formés d'émetteurs de brouillage, actifs, lancés par l'avion ou tirés par celui-ci. Une impulsion radar simplement amplifiée et transmise ne peut s'obtenir avec des antennes de réception, isotropiques à cause de l'isolation insuffisante (elle se traduit par un effet de réaction). D'autres solutions actives utilisant en général des mémoires à micro-ondes et des lignes de retard créent une distorsion dans la forme de l'impulsion. Les brouillages en bande étroite ou en bande large sont également des techniques connues. Les installations pour créer du brouillage avec du bruit en bande étroite sont sensibles à une variation de fréquence du radar et nécessitent des équipements pour chercher la bande de fréquence correspondant à la nouvelle fréquence. Un bruit en bande large nécessite une puissance de sortie importante. En résumé, les leurres actifs sont nécessairement relativement coûteux et compliqués. La présente invention a pour but de créer un nouveau leurre passif évitant les restrictions liées aux leurres passifs et actifs traditionnels. Un tel leurre, sous la forme d'une antenne dièdre, modulé doit combiner les caractéristiques nouvelles dans ce contexte et qui: * ne peut être filtré dans un système radar Doppler * réfléchit correctement n'importe quelle forme d'onde * donne un diagramme de rayonnement isotropique * présente une faible consommation de puissance (pratiquement passif) * soit de dimensions et d'un prix suffisamment faible pour per-mettre le lancement de grappes (entre 5 et 10 pièces) à la fois (cela peut être considéré comme une forme moderne du 30 faisceau de ruban Doppler). De tels leurres doivent pouvoir s'utiliser dans des contextes différents, par exemple: * lancement des leurres pour tromper des missiles radar ennemis, des radars embarqués dans des avions ou des radars au 35 sol pour la commande du tir, * lancement en masse de leurres pour masquer des opérations aériennes contre un radar aérien ou un radar de reconnaissance au sol, * mise en place de leurres au sol pour activer et masquer des opérations de vol en basse altitude dans des corridors préparés, * mise en place de leurres au sol à proximité d'objectifs à protéger pour rendre impossible la découverte de ces objectifs en utilisant un radar de cartographie de haute résolution. A cet effet, l'invention concerne un leurre comprenant un réflecteur d'angle dont au moins l'une des surfaces peut présenter une réflexion variable au rayonnement radar, en particulier avec une modulation de fréquence qui génère, dans le rayonnement réfléchi, des bandes latérales Doppler d'une amplitude usuelle à celle des applications radar. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: 15 - la fréquence de modulation est variable, - la fréquence de modulation est variable de manière aléatoire, - la surface, dont la réflexion peut varier, comprend une sur-face non réfléchissante munie d'un modèle en quadrillage de lignes rapprochées d'une manière telle que si elles sont re- liées électriquement à leurs points d'intersection, le modèle de quadrillage réfléchit le rayonnement radar incident et chaque point d'intersection du quadrillage comporte un élément de commutation qui peut, en alternance, brancher électriquement les lignes et les couper, - l'élément de commutation se compose de quatre diodes selon un montage en pont pour relier en conduction l'un des conducteurs aux trois autres et le modèle de lignes en quadrillage peut recevoir une tension rectangulaire entre deux extrémités opposées ou entre le côté entre lequel la direction du pont de diodes conduit le courant et le côté opposé du modèle de quadrillage de lignes, -en particulier pour un usage embarqué dans un avion, pour protéger l'avion, toutes le surfaces sont en une matière souple susceptible d'être pliée et le leurre à l'état de stock- age est plié avant d'être mis en service, - les surfaces de réflexion permanente se composent d'une feuille réfléchissante et la ou les surfaces à réflexion variable comportent un diélectrique à lignes obtenues par gra- vure à l'eau forte, les ponts de diodes étant prévus aux points d'intersection des lignes, - il est logé dans une enveloppe fermée souple du type ballon et comporte un dispositif de gonflement qui, en fonctionne- 5 ment, le fait passer de l'état de stockage à l'état de fonc- tionnement, - le dispositif gonflable utilise du gaz inerte léger tel que de l'hélium assurant un temps de fonctionnement long comme leurre embarqué. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les-quels: - la figure 1 montre une antenne dièdre dont l'une des trois surfaces planes constitue un plan de réflexion modulable, - la figure 2 montre la composition du plan de réflexion modu- lable sous la forme d'une structure câblée dont les points d'intersection sont reliés par une structure de diodes, - la figure 3 montre un leurre activé pour des applications em- barquées, avec un boîtier de protection et une boîte pour le circuit électronique et la batterie. Le leurre se compose d'une antenne dièdre à modulation de section radar selon la figure 1; deux surfaces 2 sont métallisées et ainsi totalement réfléchissantes. La réflexion de la troisième surface 1 peut être modifiée ce qui implique la modulation de toute la surface du leurre. La modulation de la section radar se verra dans toutes les directions d'incidence à l'exception de la direction d'incidence parallèle à la surface modulée. Une telle modulation de section radar implique une modulation d'amplitude du train d'impulsions du radar générant des bandes latérales Doppler symétriques des deux côtés de la fréquence de base. La fréquence de base est la fréquence radar à décalage Doppler. Les bandes latérales sont séparées par mo- dulation de fréquence. Après lancement, le leurre prend rapide- ment la vitesse du vent et c'est pourquoi la fréquence Doppler sera faible par rapport à celle de l'avion. Comme la modulation est faite sous la forme d'une variation de l'onde rectangu- laire, cela implique que pour tous les systèmes radar Doppler impulsionnels (systèmes LPD, MPD, HPD) on a un ensemble de sons de modulation tous aussi bien au-dessus qu'en dessous des retours du sol et qui se trouvent dans la bande active passante du radar. De plus, si l'on modifie la fréquence de modulation (balayage), les sons se déplaceront d'une manière naturelle dans le champ d'analyse du radar. Une situation de lancement convenant pour un avion est celle du retour à travers le zéro Doppler (course transversale par rapport à la direction du lobe) puisque le radar Dop- pler sera alors obligé de rejeter également la cible et la probabilité de reverrouillage sur le leurre est importante. En balayant la fréquence de modulation on augmente également la probabilité de pénétration dans un filtre Doppler étroit du type filtre en peigne, pour un missile à radar semi-actif. De plus, on évite le risque d'analyse et de rejet du leurre reposant sur la fréquence mesurée. C'est pourquoi la fréquence de modulation doit être balayée de manière appropriée dans la zone Doppler caractéristique proche de la position du secteur à 90 , par exemple entre 0 et 9 kHz dans la bande X. La vitesse de ba- layage doit correspondre à un fonctionnement caractéristique d'un avion en fréquence Doppler, par exemple 3 kHz/s dans la bande X. Une autre procédure de lancement intéressante consiste à augmenter l'incertitude de distance du radar par des bruits actifs; puis on coupe le bruit de brouillage au moment du lancement et le radar se verrouille sur le leurre. Contrairement à de nombreux systèmes de brouillage répétitifs, la réflexion sur le leurre se produit sans que la forme de l'impulsion et la forme de l'onde changent autrement. Cela implique que les systèmes radar présentent des techniques de formes d'ondes différentes (par exemple différentes techniques de compression des impulsions) qui reçoivent les retours d'échos conformés aux retours de cibles physiques. Ainsi, les échos de retour ne peuvent pas se distinguer comme étant de faux échos. La surface contrôlable peut se composer de lignes dans un schéma quadrillé selon la figure 2; chaque intersection 4 du schéma est reliée par un élément de commutation. L'élément de commutation peut être formé d'un pont de diodes 5. Les diodes peuvent être des diodes PIN. La surface reçoit une onde rectangulaire de tension 3 avec une fréquence de modulation. Le schéma de lignes sera interconnecté et la surface ré- fléchira un signal de tension en avance. En tension en retard le schéma de lignes sera cassé et la surface aura un coefficient de réflexion considérablement diminué. Le pont de diodes 5 selon la figure 2 peut se composer de quatre diodes; les diodes sont montées pour qu'avec une tension en avance, le courant passe du bras supérieur dans les trois autres bras. Dans cette position, à la fois les lignes horizontales et les lignes verticales seront conductrices et la surface en tant que telle sera fortement réfléchissante. En tension inverse, toutes les diodes travailleront en tension inverse et le courant ne passera pas par les lignes. La surface adoptera une distribution de dipôles qui, s'ils sont plus courts que la demi-longueur d'onde de la fréquence radar incidente, donneront une surface à faible réflexion. Il est à remarquer qu'un tel ensemble particulier de diodes signifie que toute la surface fonctionne comme un très simple réseau de réaction n'interférant pas avec le réseau conducteur pour la modulation de la section radar. Le leurre peut être optimisé pour différentes plages de fréquences. Le dimensionnement suivant convient pour la 25 bande X: * distance entre les éléments de commutation 7-10 mm, * surface commandée 30*30 cm, * nombre d'éléments de commutation 900, * puissance consommée De tels leurres, destinés à être lancés d'un avion, doivent se loger dans des emplacements pour des lanceurs typiques. Pour cette raison, les deux surfaces conductrices et la surface de modulation peuvent être faites en une matière sou- pie, pliante, en général du tissu préparé sous forme de feuilles ou un diélectrique souple gravé chimiquement suivant des lignes. Ce dernier reçoit les ponts de diodes par soudage automatique. Les surfaces et les supports des circuits électro- niques avec la batterie sont emballés dans une boîte ayant de 100 à 200 cm3. Au moment du lancement, on active une cartouche de gaz qui développe une enveloppe de protection 7 (ballon ou poche d'air) qui à son tour fixe les plans de réflecteur selon la figure 3. Le support des circuits électroniques et la batte-rie 6 constituent un poids de stabilisation pour que la surface de modulation 1 après stabilisation, soit verticale réduisant le risque que la réflexion radar devienne inférieure à un indice de modulation faible. La cartouche de gaz peut contenir de manière appropriée du gaz inerte, léger, par exemple de l'hélium, qui se développe pendant le fonctionnement dans l'air. La conception des leurres pour un usage terrestre est beaucoup plus simple; il comporte des plans de réflexion, rigides, et une simple enveloppe de plastique comme un radome. Les règles de base pour l'interférence avec un radar Doppler correspondent à la description cidessus. Les systèmes d'attaque et de reconnaissance utilisant le fait que différents éléments de sol avec le lobe prin- cipal de l'antenne reçoivent une fréquence Doppler variable pour affiner le faisceau Doppler, peuvent être contrecarrés par le leurre ci-dessus. Une fréquence de commande aléatoire est choisie de manière appropriée pour interférer avec le filtre Doppler du radar. En disposant un certain nombre de leurres au- tour d'un objectif terrestre à protéger, on peut cacher les in-formations concernant des détails et en conséquence rendre difficile l'identification de cet objectif et la lutte contre celui-ci. R E V E N D I C A T I O N S 1 ) Leurre pour tromper des systèmes radar, notamment des systèmes radar Doppler, caractérisé en ce qu' il comprend un réflecteur d'angle dont au moins l'une des sur-faces (1) peut présenter une réflexion variable au rayonnement radar, en particulier avec une modulation de fréquence qui génère, dans le rayonnement réfléchi, des bandes latérales Doppler d'une amplitude usuelle à celle des applications radar. 2 ) Leurre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence de modulation est variable. 3 ) Leurre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence de modulation est variable de manière aléatoire. 4 ) Leurre selon l'une quelconque des revendications précéden-20 tes, caractérisé en ce que la surface (1), dont la réflexion peut varier, comprend une surface non réfléchissante munie d'un modèle en quadrillage de lignes rapprochées d'une manière telle que si elles sont re- liées électriquement à leurs points d'intersection, le modèle de quadrillage réfléchit le rayonnement radar incident et chaque point d'intersection du quadrillage comporte un élément de commutation qui peut, en alternance, brancher électriquement les lignes et les couper. 5 ) Leurre selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément de commutation se compose de quatre diodes (5) selon un montage en pont pour relier en conduction l'un des conduc- teurs aux trois autres et le modèle de lignes en quadrillage peut recevoir une tension rectangulaire entre deux extrémités opposées ou entre le côté entre lequel la direction du pont de diodes conduit le courant et le côté opposé du modèle de quadrillage de lignes. 6 ) Leurre selon l'une quelconque des revendications précéden-5 tes, caractérisé en ce qu' en particulier pour un usage embarqué dans un avion, pour protéger l'avion, toutes le surfaces sont en une matière souple susceptible d'être pliée et le leurre à l'état de stockage est plié avant d'être mis en service. 7 ) Leurre selon la revendication 6, caractérisé en ce que les surfaces de réflexion permanente (2) se composent d'une feuille réfléchissante et la ou les surfaces (1) à réflexion variable comportent un diélectrique à lignes obtenues par gravure à l'eau forte, les ponts de diodes étant prévus aux points d'intersection des lignes. 8 ) Leurre selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu' il est logé dans une enveloppe fermée souple (7) du type ballon et comporte un dispositif de gonflement qui, en fonctionnement, le fait passer de l'état de stockage à l'état de fonctionne- ment. 9 ) Leurre selon la revendication 8,, caractérisé en ce que le dispositif gonflable utilise du gaz inerte léger tel que de 30 l'hélium assurant un temps de fonctionnement long comme leurre embarqué.