Brevet FR2902892A1 — publié le 20071228

SYSTEME D'INTERFEROMETRIE A GONIOMETRIE DE PHASE POUR CAPTER DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES ET DEDUIRE LEUR DIRECTION D'ARRIVEE La présente invention se rapporte à un système d'interférométrie à goniométrie de phase pour capter des ondes électromagnétiques et déduire leur direction d'arrivée. Pour simplifier l'exposé de l'invention, on appellera par la suite cible le point d'où proviennent ces ondes électromagnétiques. Un système interférométrique bidirectionnel plat (pour effectuer des mesures dans l'espace, et appelé ci-après interféromètre 2D ) de l'art antérieur comporte généralement deux séries d'antennes ayant généralement une forme circulaire et formées sur un support plan, chacune de ces deux séries d'antennes constituant un interféromètre goniométrique, pour des mesures en site et en gisement respectivement . Les centres des antennes de chaque série sont alignés sur un axe, et les axes des deux séries sont généralement orthogonaux entre eux et se coupent au centre d'une des antennes qui se trouve ainsi commune aux deux séries. Le nombre d'antennes de chaque série est habituellement compris entre trois et cinq. Une des séries d'antennes est dédiée à la goniométrie en site, et l'autre à la goniométrie en gisement. Dans un tel système connu, les distances entre antennes successives d'une même série doivent respecter des proportions connues bien déterminées afin d'obtenir un fonctionnement non ambigu. D'autre part, la fréquence maximale de la bande passante de chaque série d'antennes est fonction du diamètre de ces antennes. La précision de localisation d'un tel système est d'autant meilleure que la distance entre les deux antennes extrêmes d'un même axe est grande. En outre, dans le cas d'une mesure instantanée, ce système connu nécessite autant de récepteurs qu'il y a d'antennes. La présente invention a pour objet un système d'interférométrie à goniométrie de phase pour capter des ondes électromagnétiques et déduire leur direction d'arrivée, système présentant à la fois une fréquence maximale de sa bande passante la plus élevée possible, une bonne précision de localisation, tout en évitant les ambiguïtés. Le système d'interférométrie à goniométrie de phase conforme à l'invention est un système d'interférométrie à goniométrie de phase pour capter des ondes électromagnétiques et déduire leur direction d'arrivée, du type à au moins un interféromètre bidirectionnel composé de deux interféromètres unidirectionnels comportant chacun une série d'antennes, les centres des antennes de chaque interféromètre unidirectionnel étant alignés sur un axe, et il est caractérisé en ce que ces axes se coupent entre eux en un point situé entre au moins deux antennes adjacentes d'un interféromètre unidirectionnel, ce point étant déterminé de façon à lever les ambiguïtés du système. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue en perspective simplifiée d'un système conforme à l'invention, la figure 2 est un diagramme d'évolution de distances d'ambiguïté (dl) en fonction de l'erreur site pour différentes couvertures angulaires en site dans le système de la présente invention, - la figure 3 est un diagramme d'évolution de la précision de goniométrie sur +/-45 en gisement dans la bande en fonction de l'erreur site pour différentes couvertures angulaires en site dans le système de la présente invention, les figures 4 et 5 sont des schémas simplifiés montrant les différences entre le système de l'invention et un système de l'art antérieur, respectivement dans le cas d'une architecture à distances constantes entre deux antennes et dans le cas d'une architecture dissymétrique, la figure 6 est un diagramme d'évolution du rapport de bande en fonction de l'erreur site pour différentes couvertures angulaires en site, dans le système de la présente invention, la figure 7 est un diagramme d'évolution des ambiguïtés dans l'espace site/gisement dans le système de la présente invention, les figures 8 et 9 sont des schémas d'exemples de réalisation du système de l'invention, respectivement dans le cas d'une architecture non optimisée et d'une architecture optimisée. La présente invention est décrite ci-dessous en référence à un système bidirectionnel à quatre antennes circulaires planes (se composant de deux interféromètres unidirectionnels dédiés chacun à la détermination d'un angle d'arrivée d'une onde électromagnétique, respectivement son site et son gisement) à raison d'une paire d'antennes par interféromètre unidirectionnel (un interféromètre unidirectionnel étant constitué par une série de plusieurs antennes dont les centres sont alignés sur un axe, les axes relatifs aux deux paires d'antennes que comporte le système étant orthogonaux entre eux et se coupant entre deux antennes), mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à un tel nombre d'antennes et qu'elle peut en comporter davantage, et qu'elle n'est pas limitée à une telle géométrie des antennes (les antennes ne sont pas nécessairement planes et circulaires, les axes des deux interféromètres ne sont pas nécessairement orthogonaux entre eux, et l'intersection des deux interféromètres ne se fait pas nécessairement entre les antennes centrales de chacun d'eux). La condition à respecter est que, contrairement à ce qui est le cas pour les systèmes de l'art antérieur, lesdits axes se coupent non pas au centre d'une antenne, mais en dehors des antennes de chaque interféromètre unidirectionnel. Ainsi, et comme exposé ci-dessous, le système de l'invention se comporte comme s'il comprenait une antenne supplémentaire (que l'on peut qualifier d'antenne virtuelle) centrée sur l'intersection des deux axes, mais du fait de l'absence physique de cette antenne, il est possible d'augmenter les diamètres des autres antennes sans pour autant augmenter les dimensions du quadrilatère circonscrit à l'ensemble des antennes, comme on le voit d'après la figure 3. On a représenté en figure 1 un système à quatre antennes (Ant. 1 à Ant. 4) réparties dans le plan YOZ (plan de la figure) suivant une géométrie particulière dans laquelle les dimensions et dispositions relatives des différentes d'antennes (1,4) et (2,3) de chaque interféromètre obéissent aux lois de proportionnalité bien connues d'un interféromètre de constantes By et Bz respectivement, dites constantes Bêta, l'antenne intermédiaire, virtuelle, des deux interféromètres étant située à l'origine O du repère cartésien O,X,Y,Z. Les constantes By=d2/dl et Bz=d4/d3 sont a priori différentes. Dans le repère précité, les différentes phases calculées entre antennes ((p12 ,...) sont données par les formules suivantes, que l'homme du métier peut facilement établir, et dans lesquelles dl à d4 sont les distances entre l'origine O du repère et les centres des antennes Ant.l à Ant.4 respectivement, G le gisement (déterminé à partir des mesures effectuées à l'aide des antennes Ant.l et Ant.4), S le site (déterminé à partir des mesures effectuées à l'aide des antennes Ant.2 et Ant.3) , les différentes phases mesurées sont notées 9m12,.... et les indices 1 à 4 se rapportent aux antennes Ant. 1 à Ant.4 respectivement : dl. cos(S).sin(G) + d3.sin(S) = cpm12 + 2.K127r, (1) dl. cos(S).sin(G) ù d4.sin(S) = cpm13 + 2.K13Tr, (2) -d2. cos(S).sin(G) + d3.sin(S) = (pm42 + 2.K42n, (3) -d2. cos(S).sin(G) - d4.sin(S) = cpm43 + 2.K43zr, (4) (p14 = -27t/k. (dl+d2). cos(S).sin(G) = cpm14 + 2.K147r , (5) • (p23 = -27t/X. (d3+d4). sin(S) = cpm23 + 2.K232t . (6) 20 De ces équations, on tire les 3 constantes A, B et C qui permettront de déterminer les constantes K12, K13 , K42 , K43 (relatives à l'ambiguïté des mesures interférométriques). (7) A = K13 ù K12 = { 27r/X. (d3+d4). sin(S) ù ((pm13 ù (pml2) } / (27t), B = K43 ù K42 = { 2n/l. (d3+d4). sin(S) ù (cpm43 ù (pm42) } / (2n), (8) C = K12 + K42By = - { (q)m42/By + cpm12) + (2n/X).(d3By)(By+l).sin(S) } / (2nn). 25 (9) Les constantes A et B sont des valeurs entières (Z) positives ou négatives, car elles sont égales à des différences d'entiers (dans les formules 7 et 8, les différentes constantes K sont des nombres entiers de fois 2n) . Par contre C n'est pas un entier, sauf quand By =1. • (P12 = -2n/? • cp13 = -27t/X. • 942 = -2ir/X. • (p43 = -2rr/k. Les phases cpm12, cpm13, ... sont mesurées avec une certaine précision qui conduit à une erreur d'estimation des 3 constantes A, B et C qui a posteriori permettent de calculer le nombre de tours K12, K13 , Kat , K43.des différentes bases utilisées. La procédure de recherche de la direction d'arrivée d'ondes électromagnétiques (direction définie en site S et en gisement G) est la suivante, après avoir choisi la topologie du système bidirectionnel d'antennes de façon à réduire le plus possible les ambiguïtés dans le domaine angulaire considéré et la bande de fréquences considérée : 1. calcul, à l'aide de l'équation (6) du site avec ses ambiguïtés, à partir de la phase mesurée ((pm23) ou déduite des autres mesures, 2. pour chaque site, tel que déterminé à l'étape précédente : détermination des bornes des Kij en fonction du site considéré et de sa précision, et de la couverture gisement demandée, 3. pour chaque site, tel que déterminé à l'étape 1 : calcul et estimation par projection de la constante C et recherche du couple (K12 , K42), 4. pour chaque site tel que déterminé à l'étape 1 : calcul et estimation par projection des constantes A et B, puis recherche de K13 et K43 à l'aide des valeurs de K12 et K42 trouvées précédemment. Quand le système est non ambigu, il existe un quadruplet unique qui s'inscrit à l'intérieur des bornes Kij définies plus haut. 5. pour chaque site tel que déterminé à l'étape 1 : recherche du gisement associé à l'aide du quadruplet unique (K12, K13, K42, K43) choisi précédemment, 6. élimination des fausses directions si nécessaire et si possible. La méthode de projection est mise en oeuvre de la façon suivante : choix, dans le tableau 1 (ci-dessous), pour un By donné, de la constante C théorique la plus proche de la valeur calculée, -a partir de cette valeur théorique de C, on déduit le couple unique K12, K42 inscrit dans les bornes Kij définies à l'étape 2, à partir des sites calculés à l'étape 1 et des phases mesurées cpm12 , cpm13 , (pm42 , (pm43 , on déduit les valeurs des constantes A et B que l'on projette sur l'entier le plus proche, - connaissant A et B, et Kit et les valeurs de K12 et K42 déterminées à l'étape 3, on déduit les valeurs de K13 et K43. On va maintenant exposer l'influence de la tolérance de phase sur la précision du système de l'invention. Les constantes A et B étant des entiers, il est facile de les calculer en prenant la partie entière des expressions (7) et (8). L'erreur de calcul de ces constantes est égale à +1-0.5 indépendamment de la constante Bêta. Cette tolérance sur A et B n'influe pas sur la tolérance en phase du système de l'invention. C'est la constante C, fonction de By (interféromètre gisement), qui est le critère dimensionnant. Compte tenu des erreurs sur les phases mesurées cpm12, (pm42 et le site, la constante C est estimée par projection sur la valeur théorique la plus proche calculée pour un By donné. A titre d'exemple, les tableaux suivants donnent les valeurs de C possibles pour By = 3/2 et By = 4/3 (valeurs classiques des systèmes de l'art antérieur) . K12 K42 .> -3 -2 -1 0 1 2 3 ~ v _3 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 -2 -4.33 -3.33 -2.33 -1.33 -0.33 0.67 1.67 -1 -3.67 -2.67 -1.67 -0.67 0.33 1.33 2.33 0 -3.00 -2 -1 0 1 2 3 1 -2.33 -1.33 -0.33 0.67 1.67 2.67 3.67 2 -1.67 -0.67 0.33 1.33 2.33 3.33 4.33 3 -1.00 0 1 2 3 4 5 Tableau 1 : Valeurs de C théoriques pour By = 3/225 K12 Kas-> -3 -2 -1 0 1 2 3 1 v -3 -5.25 -4.25 -3.25 -2.25 -1.25 -0.25 0.15 -2 -4.50 -3.50 -2.50 -1.50 -0.50 0.50 1.50 -1 -3.75 -2.75 -1.75 -0.75 0.25 1.25 2.25 0 -3 -2 -1 0 1 2 3 1 -2.25 -1.25 -0.25 0.75 1.75 2.75 3.05 2 -1.50 -0.50 0.50 1.50 2.50 3.50 4.5 3 -0.75 0.25 1.25 2.25 3.25 4.25 5.25 Tableau 2 : Valeurs de C théoriques pour By = 4/3 Une erreur sur le choix de la constante C se traduit automatiquement par une erreur sur le quadruplet (K12, K13, K42, K43) et donc sur la détermination des angles (Site, Gisement). Ainsi, l'erreur maximale que l'on puisse faire sur la constante C est égale à : • AC = +/- 0.1666 pour By = 3/2 (écart entre deux valeurs de C divisé par 2 => 0.33/2), • AC = +/- 0.125 pour By = 4/3 (écart entre deux valeurs de C divisé par 2 => 0.25/2). Les autres valeurs de By donnent une tolérance AC beaucoup plus faible. Par exemple : • AC = +1-0. 085 pour By = 1.2, • AC = +/-0.075 pour By = 1.3, • AC = +/-0.070 pour By = 1.4, • AC = +/-0.065 pour By = 1.6, • AC = +/-0.020 pour By = 1.7, • AC = +/-0.055 pour By = 1.8. En considérant que toutes les erreurs de phase mesurée sont identiques : • A pm12 = A(pm13 = Ocpm42 = 4m43 = Acpm14 = Acpm23 = Acpm, et que les erreurs sont de type gaussien et indépendantes (a = 0/3) et non corrélées (ce qui n'est en fait jamais le cas), la tolérance de phase admissible pour le système de l'invention Ocpm est fonction de AC et des rapport des bases By et Bz. Dans le cas By = Bz = 3/2 , la tolérance de phase est égale à : • lei cas : d3=d4=0, la tolérance AC = 0.166 correspond à la marge A pm =36 de l'interféromètre avec un Bêta = 3/2. ( Ocpm =2n. By.AC/(By+l) soit Ocpm =36 pour By = 3/2 (tirée de la formule 9) ), • 2ème cas : dans le cas général où d3 est non nulle, la tolérance de phase A 9m est fonction de By et Bz. : A pm =lit. By.(Bz+1).AC/(By+1)/ /((Bz+l)2 + 1) , (tirée de la formule 9)) car le site est déterminé à partir de la formule (6) avec une précision égale à : as = acpm / ( 2.pi/X.(d3+d4).cos(S) ) soit A pm = 33.41 pour By = Bz 10 = 3/2. On remarque que la tolérance de phase d'un interféromètre 2D est indépendante de la longueur des bases comme dans le cas d'un interféromètre linéaire. Elle est seulement fonction des Bêtas des deux interféromètres. Pour un interféromètre linéaire à trois antennes avec un Bêta =1.5, la 15 longueur optimale de la petite base pour qu'il soit non ambigu angulairement à 18GHz par exemple est égale à : • 16.66mm (=1) dans le domaine angulaire +/-90 , sur l'axe de l'interféromètre considéré • 17.20mm dans le domaine angulaire +/-75 , sur l'axe de l'interféromètre 20 considéré • 19.20mm dans le domaine angulaire +/-60 , sur l'axe de l'interféromètre considéré Quand on considère l'interféromètre 2D tel que défini ci-dessus, la longueur optimale en gisement (0Y) dl qui permet d'être non ambigu sur +/-75 en 25 gisement et +/-45 en site varie avec AC et la dimension de l'interféromètre en OZ (d3). Le tableau 3 suivant donne la distance dl optimale en fonction de l'erreur de mesure sur le site (On a également By=Bz = 1.5 et dl=d3). A titre d'exemple, la longueur optimale dl est égale à 15mm (voir tableau 3) pour une erreur a, sur la valeur du site de a = 1.3 (As = 2.4 car c'est une loi 30 uniforme) et pour une couverture angulaire en gisement de +/- 75 . Si l'on admet une diminution de +/5 de la couverture en gisement (+/- 70 ), cette distance peut être augmentée à 15.6mm , ce qui permet d'augmenter la bande passante de fonctionnement du système, car on ne peut pas utiliser des antennes de diamètre plus grand. Ambi. Domaine site : Domaine site : Domaine site : Domaine site : Domaine site : Gis. +1- +1-0 +/-5 +/-15 +/-30 +/-45 75 Préc. +/- 45 Err. +/- dl 6g Rapp dl ag Rapp dl 6g Rapp dl ag Rapp dl 6g Rap Site (m dans Freq (m dans Freq (m dans Freq (m dans Freq (m dans p m) bande m) bande m) bande m) bande m) band Freq Et (as en .) e +/-0 (0) 17. 1.21 3. 82 16. 1.26 3.62 15. 1.32 3.40 15. 1.33 3.38 15. 1.33 3.38 2 3 3 2 2 +/--1.6 16. 1.23 3.75 16. 1.27 3.60 15. 1.35 3.33 15. 1.35 3.33 15. 1.35 3.33 (0.9) 8 2 0 0 0 +/-3 (1.7) 16. 1.24 3.69 15. 1.29 3.51 15. 1.35 3.33 15. 1.35 3.33 15. 1.35 3.33 6 8 0 0 0 +1-6 (3.4) 16. 1.27 3.58 15. 1.29 3.51 14. 1.35 3.31 14. 1.37 3.27 14. 1.37 3.27 1 8 9 7 7 +1-9 (5.2) 15. 1.30 3.49 15. 1.30 3.49 14. 1.35 3.31 14. 1.37 3.24 14. 1.37 3.24 7 7 9 6 6 Tableau 3 : Distance de non-ambiguïté en fonction de AC et de la couverture en site La figure 2 donne la longueur optimale de la petite base (la petite base correspond à la plus petite distance entre deux antennes consécutives sur un même axe, en notant que dans le système de la présente invention, l'antenne virtuelle est considérée au même titre que les autres antennes pour la détermination de cette distance) des interféromètres pour un système symétrique (By=Bz=1.5 et d1=d3) présentant une couverture angulaire en gisement de +/-75 , des bêtas By=Bz=1.5 et une tolérance de phase de +/-33.4 . Ces distances optimales ont été déterminées par simulations. Aucune formule analytique simple n'a été mise en évidence. Globalement, la distance d'ambiguïté est très sensible à la couverture en site jusqu'à 20 , car le nombre de quadruplets possibles (K12, K13, K42, K43) est d'autant plus grand que le site est faible pour la bande de fréquence maximale à 18GHz. Pour les sites plus importants le nombre de quadruplets possibles diminue d'un 1/3 et donc le nombre d'ambiguïtés potentielles également. Ainsi, par rapport à un interféromètre linéaire de B=1.5 et pour une couverture en gisement identique (figure 3), l'interféromètre 2D de l'invention à quatre antennes donne une distance optimale ( petite base ) inférieure de 13% par rapport à un système de l'art antérieur à cinq antennes (c'est-à-dire similaire à celui du présent exemple, mais dans lequel l'antenne virtuelle serait une antenne réelle). Cette diminution est largement compensée par le fait que l'antenne intermédiaire n'existant pas, le diamètre des antennes peut être augmenté d'un rapport I2 en considérant d1=d3 (figure 4). Ainsi, la solution de l'invention à quatre antennes permet de faire un gain de 12/1.13 soit 1.25 (soit un gain de 25%, le terme 1,13 correspondant au gain de 13% sur la distance optimale) sur le rapport de bande par rapport à un système 2D classique à cinq antennes, comme précisé ci-dessus, . Bien entendu, si d3 est inférieure à dl (figure 4), la distance de non-ambiguïté augmente. Néanmoins, compte tenu de la bande et de la couverture en gisement demandée, elle ne pourra pas dépasser 17.2mm (pour l'exemple considéré). Ainsi, en jouant sur la dissymétrie site/gisement (d3≠dl) du système, on peut par exemple éloigner les ambiguïtés gisement en diminuant la longueur de l'interféromètre gisement tout en conservant une précision en gisement et un rapport de bande convenables. Cette possibilité n'existe pas avec un système à cinq antennes (figure 4 / dessin de droite), sauf quand a (a = d3/dl) est proche de 1, car c'est le plus petit interféromètre qui détermine le diamètre des antennes et donc la bande de fonctionnement de l'ensemble. Le tableau 4 suivant donne l'évolution des performances du système de 25 l'invention en fonction du rapport a=d3/dl. 30 d3/dl = a 1 0.8 0.7 0.6 0.4 0.2 0 D3 optimale 15.0 15.4 15.6 15.9 16.6 17.0 17.2 Long. Interf. Site (mm) 37.5 38.5 39.0 39.75 41.5 42.5 43.0 Long. Interf. Gisem (mm) 37.5 30.8 27.3 23.85 16.6 8.5 0 Ambiguïté Gisem en 26.4 32.7 37.6 44.3 90 / / Diamètre ant. (mm) 21.2 19.7 19.0 18.5 17.9 17.3 17.2 Rapport de bande 3.33 3.1 3.0 2.91 2.81 2.72 2.7 rms Gisem dans bande 1.92 1.84 1.80 1.76 1.67 1.61 1.59 (fmax=l8GHz) et +/-45 rms Site dans bande 1.42 1.70 1,90 1.16 3.07 5.45 / (fmax=l8GHz) et +1-45 Tableau 4 Ainsi, on peut réaliser une architecture dissymétrique conforme à l'invention selon l'exemple ci-dessous : • a (d3/dl) : 0.85, • d3 : 15.30mm • dl : 13.0mm, • longueur interféromètre Site (Ds) : 38.25mm • longueur interféromètre Gisement (Dg) : 32.5mm, • Diamètre antenne : 20.08mm • Rapport de bande : 3.15, • Découpe en sous-bandes de la bande 2-18 GHz : 1.9 - 6.1 GHz et 5.8-18.3 GH • • • , Les valeurs angulaires rms sont déterminées de façon à réduire, au sens 20 des moindres carrés, la différence entre les valeurs mesurées et les valeurs théoriques. La précision de goniométrie du système de l'invention est déterminée comme suit. Sur +/-45 de couverture site et +/-75 de couverture gisement, la précision sur 25 le domaine utile en gisement +/- 45 dans la bande de fréquences permise par les interféromètres est inférieure à 1.4 rms (figure 5) pour By=Bz=1.5 et dl=d3. as (+/-45 ) : 1.29 rms, ag (+/-45 ) : 1.53 rms, Ambiguïtés en gisement : 30.82 (1/Dg). Dans le cas d'un système symétrique (By=Bz=1.5 et dl=d3), le rapport de bande de fréquences varie entre 3.88 et 3.24 en fonction de la couverture site et de la précision de mesures du site pour une couverture gisement de +/- 75 (figure 6). A titre d'exemple, on peut obtenir un rapport de bande de la classe 3.3 avec un système symétrique (By=Bz=1.5 et d3=d1) présentant une couverture en gisement de +/-75 et en site de +/-45 avec une précision site/gisement de la classe 2 rms sur la bande (précision donnée par la longueur de l'interféromètre en site). Ce rapport de bande permet de couvrir la bande 2-18GHz en deux sous-bandes : • 5.5 ù 18.3GHz, • 1.8 ù 5.8GHz. Quand on joue sur la dissymétrie site/gisement (d3≠dl) du système, on obtient un déséquilibre sur les précisions du même ordre de grandeur. • dl = a d3=> ag = a.6s. Le système de l'invention, de par l'absence de l'antenne commune aux deux 15 interféromètres, présente des ambiguïtés site/gisement espacées de en sinus sur l'axe site (Ds= d3+d4) et en sinus sur l'axe gisement (Dg= dl+d2). Ainsi pour un système symétrique couvrant +/-70 en gisement et +/-45 en site (D=dl+d2=d3+d4=39mm = 2.34Xmax en sous-bande haute avec fmax -18GHz) , on a constaté que le système présente quatre directions ambiguës dans 20 le pire cas. Le choix d'une configuration antennaire pleine obéissant aux lois d'un interféromètre 2D non ambigu permettrait de lever toutes les ambiguïtés. La suppression de l'antenne intermédiaire, qui est commune aux deux interféromètres site/gisement (dans les systèmes de l'art antérieur) et permettant de diminuer de 25 25% le nombre de récepteurs et d'augmenter le rapport de bande ne permet pas de lever toutes ces ambiguïtés. En effet, la localisation site/gisement de la cible se fait tout d'abord par l'estimation du site grâce à la mesure de phase entres les antennes de détermination de site 2 et 3. L'absence d'antenne centrale fait que cette cible est dupliquée sur +/-75 en site/gisement (Voir tableau 5) à cause de l'ambiguïté en sinus de k/D conduisant dans le pire des cas à une ambiguïté angulaire de la classe 25 à 18GHz (voir tableau 5 ci-dessous). Fréquence 18 16 14 12 10 8 6 En GHz Ambiguïté 25 3 28.7 33.3 39.9 50.3 74.1 / (pire cas) Nombre de cibles 5 5 4 4 3 2 1 détectées sur +1-75 gisement Nbre ambiguïtés 4 4 3 3 2 1 0 Sur +/-75 gisement Tableau 5 : ambiguïté en fonction de la fréquence en sous-bande haute 10 Ne connaissant pas a priori le site de la cible, les sites ambigus sont pris en considération pour l'estimation du gisement. Ainsi, on trouve plusieurs cibles différentes au lieu d'une dont les positions évoluent dans le repère site/gisement (pour les petits angles) suivant une droite de pente égale à -1 (figure 7), car le 15 système considéré est symétrique (dl=d3). La pente est directement liée au rapport des longueurs des interféromètres site/gisement : • Pente = -(d3+d4)/(dl+d2)= -lia pour By=Bz (voir tableau 4 ). Compte tenu des dimensions de l'interféromètre en gisement (39mm dans cette sous-bande haute 6-18GHz), 3 cibles contiguës sont éloignées de plus de 60 20 (56. 4 à 18GHz). Un système annexe de goniométrie d'amplitude 360 (10 rms) permet alors d'éliminer la plupart des fausses cibles. Néanmoins entre 9 et 18GHz, il n'est pas possible de les éliminer toutes. En fait, il reste une fausse cible qu'il est difficile d'éliminer par interférométrie. Toutefois, on peut l'éliminer en mettant en oeuvre d'autres techniques classiques (écoute des ondes incidentes à5 l'aide de moyens complémentaires ou détermination de l'amplitude des ondes incidentes, par exemple). L'inclinaison en site des antennes de l'interféromètre de site (Ant.2 et Ant.3) de plusieurs dizaines de degrés chacune (en sens opposés) permettrait d'éliminer la fausse cible (due à l'ambiguïté site) par goniométrie d'amplitude. Néanmoins, un pouvoir séparateur de 25 à 18GHz nécessite une inclinaison de plus de 45 entre antennes, ce qui peut s'avérer rédhibitoire pour la goniométrie de phase, surtout si l'on souhaite une couverture en site importante (+/-45 ). L'amélioration due à un système annexe de goniométrie d'amplitude 360 sur la moitié supérieure de chaque sous-bande, par exemple 12-18GHz (voir tableau 6), permet de supprimer cette fausse cible. Une goniométrie d'amplitude à six antennes réparties sur 360 en gisement, par exemple, peut permettre ainsi d'atteindre cet objectif. Fréquence 18 16 14 12 10 8 6 En GHz Ambiguïté site/gise 25.3 28.7 33.3 39.9 50.3 74.1 / (pire cas) Préc. gonio ampl. 360 4.2 rms 4 .8 rms 5.5 rms 6.6 rms 8.4 rms 12.4 rms / pour éliminer la fausse cible Tableau 6 : Précision de la goniométrie d'amplitude pour éliminer la fausse cible Les architectures physiques possibles d'un tel système fonctionnant entre 1.6 et 18.3GHz et couvrant +1-70 en gisement et +/-45 en site avec une précision de la classe 2 rms sur la bande sont données à titre indicatif et non limitatif par les figures 8 et 9 pour lesquelles on a : By=Bz=1.5, dl=d3=15.6mm, rapport de bande = 3.46. En passant de fmin = 1.6GHz à fmin = 2GHz, on passe d'un carré équivalent de 170mm de coté à 136mm soit 36% de gain de surface. En conclusion, le système de l'invention est un système très intéressant car, 25 par rapport à un système bi-directionnel classique à cinq antennes ou un interféromètre mono-directionnel à trois antennes, il permet : • d'augmenter le rapport de bande de l'ordre de 25% pour un même encombrement (2-18GHz en 2 sous-bandes au lieu de 3, donc d'obtenir un gain sur le nombre d'éléments rayonnants), • de réduire le nombre de récepteurs de 25% pour des mesures instantanées (4 au lieu de 5 pour un système bi-directionnel de l'art antérieur), • de pouvoir dissymétriser fortement les interféromètres site et gisement sans trop détériorer la précision en gisement et le rapport de bande de fonctionnement, • d'avoir une information en site (pas d'erreur sur le gisement par rapport à un interféromètre mono-directionnel) : o Interféromètre mono-directionnel => Erreur en gisement Erreur en gisement L'amélioration de la goniométrie d'amplitude 360 en haut de bande (dans le présent exemple entre 9-18GHz) en passant, par exemple, d'unegoniométrie d'amplitude de 4 à 6 antennes sur 360 peut permettre de supprimer cette fausse cible. En effet, il est annoncé pour une goniométrie d'amplitude à 6 antennes une précision de la classe : • 2.5 rms à site faible, • et probablement 4-5 rms sur +/-45 en site. Une telle goniométrie peut permettre effectivement de lever les ambiguïtés gisement et donc site en dissymétrisant légèrement le site comme par exemple : • d3=15.3mmet dl=13mm Exemple de caractéristiques et performances atteignables par un système de l'invention dans la bande 2-18GHz sur +/-75 gisement et +/-45 site : • d3 = 15.3mm et dl = 13mm avec a = 0.85, • diamètre des antennes : 20.08mm • Découpe en sous-bandes (fmax/fmin -3.15) o 1.9 û 6.1 GHz, o 5.8 - 18.3GHz, • polarisation : multipolarisation (H, V ou 45 , ou CD ou CG) suivant le type d'antenne élémentaire choisie, • couverture angulaire : o gisement : 360 à 4 blocs, o site : +/-45 , • précision inter-blocs par sous bande : o gis. (+/-45 ) : -1.5 rms dans la bande, o site (+1-45 ) : -1.3 rms dans la bande, • Tolérance phase système : o 33.4 (Bêta = 3/2), • Nombre de voies de mesure instantanée pour une goniométrie d'amplitude 360 et une interférométrie précise : o Amplitude : 6, o Phase : 4 • Dimensions hors tout : o Fmin = 2 GHz => inscrit dans carré équivalent de -145nun x 145mm pour une épaisseur REVENDICATIONS 1. Système d'interférométrie à goniométrie de phase pour capter des ondes électromagnétiques et déduire leur direction d'arrivée, du type à au moins un interféromètre bidirectionnel composé de deux interféromètres unidirectionnels comportant chacun une série d'antennes, les centres des antennes de chaque interféromètre unidirectionnel étant alignés sur un axe, et il est caractérisé en ce que ces axes se coupent entre eux en un point situé entre au moins deux antennes adjacentes d'un interféromètre unidirectionnel, ce point étant déterminé de façon à lever les ambiguïtés du système. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux interféromètres sont dissymétriques. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte deux interféromètres bidirectionnels relatifs chacun à une sous-bande de la bande passante du système (Fig. 8 et 9). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux interféromètres bidirectionnels sont imbriqués (Fig. 9). 5. Procédé d' interférométrie à goniométrie de phase pour capter des ondes électromagnétiques et déduire leur direction d'arrivée, procédé mis en oeuvre au moyen du système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : o Choix de la topologie du système bidirectionnel d'antennes de façon à réduire le plus possible les ambiguïtés dans le domaine angulaire considéré et la bande de fréquences considérée, o calcul du site avec ses ambiguïtés à l'aide de la phase mesurée ((pm23) ou déduite des autres mesures, o pour chaque site : détermination des bornes des constantes relatives à l'ambiguïté des mesures interférométriques (Kij) en fonction du site considéré et de sa précision, et de la couverture gisement demandée,o pour chaque site : recherche du gisement associé à l'aide du quadruplet unique (K12, K13, K42, K43) de valeurs des constantes relatives à l'ambiguïté des mesures interférométriques 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'on élimine des 5 fausses directions si nécessaire et si possible. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'on élimine des fausses directions par écoute des ondes incidentes à l'aide de moyens complémentaires ou par détermination de l'amplitude des ondes incidentes. 10