Brevet FR2941096A1 — publié le 20100716

Procédé de contrôle de la loi d'éclairement d'une antenne radar et dispositif correspondant. L'invention porte sur le contrôle de la loi d'éclairement associée à une antenne radar, en particulier en présence d'un obstacle dans le champ du faisceau de l'antenne. Lorsqu'un obstacle se présente dans le champ du faisceau d'une 5 antenne radar, des lobes secondaires parasites de rayonnement se forment, en particulier lorsque l'obstacle est proche de l'antenne radar. Ces derniers sont dus à des effets de diffraction autour de l'obstacle, ou encore à des effets de réflexion du signal par l'obstacle lui-même. Les lobes secondaires peuvent être intenses et orientés dans des ~o directions notablement éloignées de la direction que l'on cherche à viser, et de ce fait perturber notablement la fonction du radar. Ce phénomène se rencontre par exemple dans le cas d'une antenne radar fixée au mat d'un navire. Le mat constitue un obstacle permanent et inamovible pour cette antenne radar, perturbant le signal reçu 15 par cette dernière. Un autre cas est celui d'un radar de surveillance situé sur une face ventrale d'un aéronef, ayant dans son champ soit des antennes auxiliaires par exemple de communication ou encore des éléments de train d'atterrissage. 20 Les effets néfastes d'un obstacle se font d'autant plus ressentir que celui-ci est proche de l'antenne. Les solutions existantes consistent : soit à interrompre complètement le fonctionnement de l'antenne radar au voisinage d'un obstacle, 25 - soit à fortement désensibiliser le radar, de façon à éviter l'apparition des phénomènes précités. Ces solutions ont pour désavantage la perte de la fonctionnalité du radar dans les zones concernées. L'invention a notamment pour but de résoudre les problèmes évoqués ci-dessus, en particulier dans le cas des antennes radar de type actif. Plus généralement, l'invention s'applique à toute antenne qui dispose d'un contrôle de gain et/ou de phase, en fonction de la position sur la surface à l'émission ou à la réception ou les deux. II convient de noter que classiquement un radar monostatique utilise sont antenne à l'émission et à la réception. A cet effet, selon un aspect de l'invention, il est proposé un 10 procédé de contrôle de la loi d'éclairement d'une antenne radar à gain et/ou phase ajustable, apte à émettre et à recevoir un signal radar. Selon une caractéristique générale de cet aspect, le procédé comprend de façon dynamique : - une connaissance de la position d'un obstacle localisé dans le 15 champ du faisceau de l'antenne radar en fonction de la direction de la visée dudit faisceau, - un calcul des lois d'éclairement à l'émission et à la réception de ladite antenne radar de façon à ajuster la direction de la visée du faisceau radar tout en minimisant l'interaction et/ou ses effets, entre le faisceau de 20 l'antenne radar et l'obstacle connu, - une mise en oeuvre des lois d'éclairement à l'émission et à la réception de l'antenne radar en fonction du calcul effectué. En d'autres termes, pour une position donnée du faisceau de l'antenne radar, on connaît la position de l'obstacle gênant. On modifie en 25 conséquence les lois d'éclairement, l'antenne radar étant de type à amplification distribuée. De façon schématique, la mise en oeuvre est effectuée : d'une part pour que l'énergie émise vers l'obstacle soit la plus faible possible, voire nulle, et 30 d'autre part, pour que la loi d'éclairement soit telle que le faisceau résultant (en produit émission/réception) ait une direction et des lobes secondaires contrôlés, dans des directions telles que ces lobes ne perturbent pas le fonctionnement du radar, A toute fins utiles, il est rappelé que la notion de loi d'éclairement 5 est à considérer sur la surface de l'antenne, dont suivant deux axes. Par exemple, la mise en oeuvre des lois d'éclairement peut comprendre une pondération du gain du signal radar émis en fonction de la position de l'obstacle déterminé. Par exemple, la mise en oeuvre des lois d'éclairement peut 10 comprendre une pondération de la phase du module radar émis en fonction de la position de l'obstacle déterminé. On note que lors de la mise en oeuvre des lois d'éclairement en émission et en réception, la phase peut être ajustée (par pondération par exemple) seule ou simultanément avec le gain ou vice versa. 15 Les techniques de pondération pour obtenir un diagramme donné sont réputées connues de l'homme de du métier. Selon un mode de mise en oeuvre, la mise en oeuvre des lois d'éclairement peut comprendre l'activation et/ou la désactivation de modules d'éclairement de ladite antenne radar, ladite modification comprenant alors 20 une désactivation des modules d'éclairement générant la portion d'antenne entrant en interaction avec ledit obstacle. Par exemple, ladite antenne peut être de type � actif �. En variante, ladite antenne peut être de type � passif � incorporant des modules d'éclairement commandés en gain et/ou en phase. 25 Par exemple, ladite antenne peut être de type à balayage électronique, comme les antennes de type PESA (� Passive Electronic Scanning � en langue anglaise ou AESA (� Active Electronic Scanning � en langue anglaise). Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de 30 contrôle de la loi d'éclairement d'une antenne radar de type à amplification distribuée. Selon une caractéristique générale de cet autre aspect, le dispositif est apte à mettre en oeuvre le procédé tel que décrit ci-dessus. Selon un autre aspect, il est proposé une utilisation d'un dispositif de contrôle tel que mentionné ci-dessus, au sein d'un véhicule, en particulier 5 un aéronef ou un bateau. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée et d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un mode de mise en oeuvre d'un procédé de 10 contrôle de la loi d'éclairement d'une antenne radar selon l'invention, et - la figure 2 représente un exemple d'une loi d'éclairement d'une antenne radar selon l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1. Cette figure illustre un exemple d'un mode de mise en oeuvre d'un procédé de contrôle selon 15 l'invention. Tout d'abord au cours d'une première étape 10, on (par exemple un technicien apte à manipuler l'antenne radar) reconnaît la position d'un obstacle gênant. Cet obstacle peut être le mat d'un navire dans le cas d'un radar 20 fixé à l'extrémité de celui-ci. Dans une autre utilisation, l'obstacle peut être une autre antenne ou un élément de train d'atterrissage d'un aéronef pour un radar de surveillance. Lorsque le faisceau d'antenne balaye l'espace, il rencontre 25 régulièrement le mât auquel il est fixé. Bien entendu, cet exemple d'utilisation n'est pas limitatif. Une fois l'obstacle et sa position connue, on calcule la loi d'éclairement de ladite antenne radar de façon à diminuer l'interaction entre le faisceau de l'antenne radar et l'obstacle déterminé, étape 20. 30 Comme indiqué ci-avant, l'interaction du faisceau d'antenne avec un obstacle favorise l'apparition de lobes secondaires de rayonnement par effet de diffraction. Ces derniers perturbent la réception des échos renvoyés par l'environnement et rendent plus difficile l'interprétation des images radar. Les perturbations sont d'autant plus importantes que l'obstacle est proche de l'antenne radar. En d'autres termes, on détermine les équations régissant l'allure de la courbe représentative de la loi d'éclairement. Par exemple, il est possible de modifier le gain du signal émis par l'antenne pour que la puissance de ce signal soit très affaiblie dans la direction de l'obstacle. Une fois le calcul effectué, on met en oeuvre dynamiquement la loi d'éclairement de l'antenne, 30. Cette mise en oeuvre dynamique peut se faire de plusieurs façons. Par exemple, on peut contrôler le gain et/ou la phase du signal émis par l'antenne radar de façon à obtenir la loi d'éclairement souhaitée. Cela est rendu possible de par l'utilisation d'antenne radar de type à gain et/ou phase ajustable, telles les antennes à balayage électronique. Cela est le cas en particulier, des antennes dites à balayage électronique actives. En effet, une antenne réseau active comporte dans son architecture une amplification ainsi qu'une réception distribuées, c'est-à-dire que des éléments d'amplification radiofréquences sont positionnés entre le point d'entrée de l'antenne réseau et les éléments rayonnants constituant ladite antenne réseau. Ces éléments d'amplification (ou amplificateurs) sont en général des modules pouvant être utilisés à la fois en réception et en émission. Ils comprennent parfois des éléments de déphasage pour pointer le faisceau émis par l'antenne réseau dans des directions autres que la normale à l'antenne réseau. L'antenne utilisée peut également être une antenne de type à balayage électronique passif.. Cette dernière comporte alors des déphaseurs et/ou des 30 atténuateurs commandés en amont de ses éléments rayonnants. On se réfère à présent à la figure 2 qui illustre une modification de la loi d'éclairement d'une antenne radar du fait de la présence d'un obstacle. La référence ANT désigne une antenne, qui est dans cet exemple de type active. Plus exactement, le rectangle ANT désigne une projection de la partie active de l'antenne sur le plan de phase des ondes délivrées en sortie de cette antenne ANT. Le champ du faisceau de l'antenne est référencé CHPA est ici vu du dessus (la loi d'éclairement n'est pas encore modifiée). Dans la zone dite de � champ proche � de l'antenne ANT, l'énergie rayonnée se présente sous la forme d'ondes quasi-planes et sont contenues dans un cylindre. Un obstacle OBT est situé dans le champ CHPA de l'antenne ANT. Sans modification de la loi d'éclairement selon l'invention, celle-ci a l'allure de la courbe tiretée LEA. Elle est associée au champ CHPA et ne permet pas d'éviter l'obstacle OBT. Une fois la loi d'éclairement modifiée de manière à éviter les interférences avec l'obstacle OBT, celle-ci à l'allure de la courbe pointillée référencée LEI. Cette courbe est associée à un nouveau champ CHPI. Le gain à été pondéré par rapport au gain du signal émis par l'antenne radar avant modification. Le gain appliqué au signal émis sans modification est égal à � 1 �. La pondération utilisée peut être une pondération de Gauss. On dénombre quatre zones distinctes : - la zone Z1 où le gain g du signal émis selon la loi d'éclairement LEI, est supérieur à 1 (la courbe référencée LEI passe au-dessus de la courbe référencée LEA) ; la zone Z2 où le gain g est égal à � 1 � (la courbe référencée LEI coupe la courbe référencée LEA), - la zone Z3 où le gain g du signal émis selon la loi d'éclairement LEI, est inférieur à 1 (la courbe 30 référencée LEI passe au-dessous de la courbe référencée LEA), et la zone Z4 où le gain g est nul (la courbe référencée LEI s'annule). Cette dernière zone Z4 est obtenue en désactivant les éléments rayonnants de l'antenne ANT. Les éléments rayonnants désactivés sont symbolisés par une zone grisée DES. On note ainsi que la puissance du signal émis est fortement diminuée voire annulée dans la direction de l'obstacle OBT, limitant ainsi les 10 interférences entre les deux éléments. II en va de même en réception. Les zones Z1, Z2 et Z3 définissent le nouveau champ du faisceau de l'antenne, celui-ci évitant l'obstacle OBT. On note que la modification de la loi d'éclairement est 15 indépendante du mode de balayage de l'antenne utilisé (mécanique, électronique ou hybride). Bien entendu, les modes de mise en oeuvre décrits ci-avant ne sont absolument pas limitatifs. Des variantes peuvent être facilement définies de par l'utilisation 20 de l'aptitude au contrôle de gain et de phase sur la surface de l'antenne aussi bien à l'émission qu'à la réception. Ce contrôle peut par exemple également être fait selon les principes suivants : ne pas recevoir d'énergie de l'obstacle (lorsque l'antenne 25 fonctionne en réception), - en émission, rayonner l'énergie destinée à l'obstacle, mais grâce au contrôle de phase, l'envoyer dans une direction telle que le fonctionnement radar n'en soit pas affecté (par exemple vers le sol pour un radar en position ventrale d'un aéronef, ou bien encore dans une direction 30 telle que le gain des éléments rayonnants pour cette direction soit faible), et - de même en réception, rayonner l'énergie en provenance de l'obstacle, dans une direction choisie. Bien entendu, la maitrise du diagramme d'une ouverture rayonnante par contrôle de ses lois d'éclairement en gain et en phase est 5 connue de l'homme de du métier. REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle de la loi d'éclairement d'une antenne radar 5 à gain et/ou phase ajustable, apte à émettre et à recevoir un signal radar, caractérisé par le fait qu'il comprend de façon dynamique : - une connaissance (10) de la position d'un obstacle localisé dans le champ du faisceau de l'antenne radar en fonction de la direction de la visée dudit faisceau, 10 - un calcul (20) des lois d'éclairement à l'émission et à la réception de ladite antenne radar de façon à ajuster la direction de la visée du faisceau radar tout en minimisant l'interaction et/ou ses effets entre le faisceau de l'antenne radar et l'obstacle connu, - une mise en oeuvre des (30) lois d'éclairement à l'émission et à la 15 réception de l'antenne radar en fonction du calcul effectué. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel la mise en oeuvre (30) des lois d'éclairement comprend une pondération du gain du signal radar émis en fonction de la position de l'obstacle déterminé. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans 20 lequel la mise en oeuvre (30) des lois d'éclairement comprend une pondération de la phase du module radar émis en fonction de la position de l'obstacle déterminé. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la mise en oeuvre des lois d'éclairement comprend l'activation et/ou la 25 désactivation de modules d'éclairement de ladite antenne radar, ladite modification comprenant alors une désactivation des modules d'éclairement (DES) générant la portion d'antenne entrant en interaction avec ledit obstacle. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans 30 lequel ladite antenne est de type � actif �. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite antenne est de type � passif � incorporant des modules d'éclairement commandés en gain et/ou en phase. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans 5 lequel ladite antenne est de type à balayage électronique. 8. Dispositif de contrôle de la loi d'éclairement d'une antenne radar de type à amplification distribuée, caractérisé par le fait qu'il est apte à mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes. 9. Utilisation d'un dispositif de contrôle selon la revendication 10 précédente, au sein d'un véhicule, en particulier un aéronef ou un bateau. 15 20