Brevet FR3062242A1 — publié le 20180727

Dispositif d'émission de signaux radioélectriques pour stimuler un système de réception de tels signaux par ses aériens L'invention se rapporte au domaine général des systèmes de réception de signaux radioélectriques. Elle concerne plus particulièrement les systèmes comportant plusieurs antennes fixes tels que, par exemple, des 5 détecteurs de radars ou des intercepteurs de communications. Les systèmes de réception de signaux radioélectriques en question utilisent généralement plusieurs antennes fixes pour des raisons de goniométrie des signaux incidents et pour des raisons de couvertures 10 angulaires de l'espace, voire de polarisation. Ces systèmes de réception de signaux radioélectriques, une fois installés sur leur plate-forme porteuse, font l'objet de tests de vérification de bon fonctionnement au début, puis en maintenance, mais également l'objet de tests d'investigation pour parfaire la connaissance du comportement ou 15 comprendre un comportement anormal. Pour réaliser ces tests, il est connu de générer un signal de test de forme définie et d'émettre ce signal en direction de la plate-forme porteuse depuis une station émettrice distante, celle-ci illuminant l'ensemble des antennes dudit système à l'instar des sources d'émission radioélectriques 20 d'intérêt de ces systèmes. Toutefois, la mise en oeuvre de telles stations émettrices est source de complications en raison de l'éloignement des acteurs et de la multiplication des stations émettrices qu'il faut mettre en oeuvre si l'on souhaite générer plusieurs signaux radioélectriques de directions d'arrivée différentes en 25 même temps. En effet, l'éloignement implique l'emploi de télécommandes ou de liaisons radio pour échanger entre les personnels opérant les tests, et la multiplication des stations émettrices est évidemment coûteuse, d'autant que leur éloignement par rapport au système à stimuler oblige à rayonner une puissance relativement élevée, qui peut aussi imposer des demandes 30 d'autorisation d'émission auprès des autorités compétentes. 3062242 2 Il est aussi connu que les systèmes de réception de signaux radioélectriques en question possèdent des générateurs de test qui leur sont intégrés. Ces générateurs de test injectent généralement des signaux à différents niveaux dans les chaînes de réception desdits systèmes. Cependant, ils n'incluent pas les antennes et ne peuvent pas être employés à d'autres fonctions sans faire un minimum de modifications desdits systèmes, et ces modifications sont nécessairement du ressort de l'industriel concepteur pour des raisons de compétences et de responsabilité. Il existe donc un besoin pour un dispositif capable de générer des signaux radioélectriques à proximité des antennes d'un système de réception de signaux radioélectriques, ne nécessitant pas de modifier ledit système, et suffisamment générique pour s'adapter aisément à n'importe quel autre système de réception de signaux radioélectriques. Un but de l'invention est de proposer un moyen pour produire un ensemble de signaux radioélectriques, chaque signal radioélectrique s'adressant à une et une seule antenne d'un ensemble d'antennes d'un système de réception de signaux radioélectriques. Un autre but de l'invention est de proposer un moyen pouvant être 20 installé sur la plate-forme porteuse, ou si celle-ci ne le permet pas, à proximité de celle-ci, de façon à ce que ce moyen soit placé à proximités des antennes (quelques dizaines de mètres au maximum). Un autre but de l'invention est de proposer un moyen dont l'installation ne dégrade pas les caractéristiques techniques du système, de sorte que, si 25 la plate-forme porteuse le permet, ce moyen puisse rester en place sur cette dernière en permanence. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif pour réaliser l'illumination d'un aérien comportant une pluralité d'antennes élémentaires réparties sur la surface dudit aérien. 30 Le dispositif selon l'invention comporte un module émetteur et un module récepteur distants l'un de l'autre, le module récepteur étant placé au voisinage immédiat de la surface rayonnante de l'aérien. 3062242 3 Le module émetteur est apte à générer au moins un signal résultant de la combinaison d'une pluralité de signaux modulés et à transmettre ce signal résultant vers le module récepteur. Le module récepteur comporte une pluralité de modules de réception 5 élémentaires comportant chacun un élément rayonnant, chaque récepteur élémentaire étant configuré et agencé de façon à réaliser la réception du signal résultant et la démodulation d'un des signaux modulés constituant le signal résultant, et à rayonner le signal obtenu après démodulation dudit signal modulé vers la surface de l'aérien. 10 Le module récepteur est agencé et positionné vis-à-vis de l'aérien de telle façon que l'élément rayonnant de chaque récepteur élémentaire se trouve placé en regard d'une antenne élémentaire donnée, à une distance telle que le signal radioélectrique émis par l'élément rayonnant soit capté majoritairement par l'antenne élémentaire considérée. 15 Le dispositif selon l'invention peut comporter diverses dispositions particulières qui peuvent être considérées séparément ou combinées avec une ou plusieurs autres dispositions. Ainsi : Selon une première disposition le signal résultant généré par le 20 module émetteur est un signal lumineux. Selon une autre disposition, le module émetteur est configuré pour générer un signal résultant comportant une pluralité de composantes spectrales fn, chaque composante spectrale étant modulée par un signal sn distinct. 25 Selon une autre disposition, le module émetteur est configuré pour générer une pluralité de signaux porteurs modulés séparés, de fréquences porteuses fn distinctes, chaque signal porteur modulé étant transmis à un module de réception élémentaire donné du module récepteur. Selon une autre disposition, le signal résultant généré par le module 30 émetteur est transmis par rayonnement en espace libre vers le module récepteur. Selon une autre disposition, chacun des signaux porteurs modulés, de fréquences porteuses fi et générés par le module émetteur, est transmis par 3062242 4 rayonnement en espace libre vers le module de réception élémentaire du module récepteur auquel il est destiné. Selon une autre disposition, chacun des signaux porteurs modulés, de fréquences porteuses fn et générés par le module émetteur, est transmis de 5 façon guidée vers le module de réception élémentaire du module récepteur auquel il est destiné. Selon une autre disposition, le signal résultant est composé d'autant de signaux porteurs de fréquences fn que l'aérien comporte d'antennes élémentaires chaque signal porteur étant modulé par un signal distinct sn. 10 Selon une autre disposition, chaque module de réception élémentaire du module récepteur comporte au niveau de son récepteur un filtre passe-bande centré sur la fréquence porteuse du signal porteur modulé, de fréquence porteuse fn, qui lui est destiné. 15 Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui s'appuie sur les figures annexées qui présentent : - la figurel , un schéma illustrant le principe de fonctionnement du dispositif selon l'invention ; - la figure 2, un schéma de principe illustrant une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention ; - la figure 3, un schéma de principe illustrant une seconde forme de réalisation du dispositif selon l'invention. Il est à noter que, sur les figures annexées, un même élément fonctionnel 25 porte de préférence un même symbole repère. Dans la suite de la description, le dispositif selon l'invention est présenté au travers d'exemples de réalisation choisis pour mettre en évidence les caractéristiques techniques essentielles de ce dispositif. Il est 30 cependant entendu que la présentation de l'invention au travers de ces exemples n'a pas pour objet de limiter la portée ou l'étendu de l'invention, qui sont définies par les revendications auxquelles la description sert de support. 3062242 5 La structure générale du dispositif selon l'invention est illustrée par la - figure 1 Comme l'illustre cette figure, le dispositif selon l'invention est 5 principalement destiné à la stimulation d'un aérien 31, constitué de M antennes élémentaires 32,, réparties sur une surface, une surface plane par exemple. Il comporte principalement un module émetteur 11 et un module récepteur 21. Le module récepteur 21 est placé au voisinage immédiat de 10 l'aérien 31 destiné à capter les signaux radioélectriques et en regard du côté rayonnant des antennes élémentaires 32,. Le module émetteur 11 et le module récepteur 21 sont distants l'un de l'autre, typiquement de l'ordre de quelques mètres à quelques dizaines de mètres. Le module émetteur 11 est principalement constitué d'une pluralité de 15 modules de génération de signal porteur modulé 12,. Dans une forme de réalisation préférée, le module émetteur 11 comporte un nombre N de modules 12, au moins égal au nombre M d'antennes élémentaires 32, composant l'aérien 31. Chaque module 12, comporte principalement un générateur 13, de 20 signal porteur de fréquence fn ainsi qu'un modulateur 14, permettant de moduler le signal porteur par un signal si, qui, en tant que stimuli de l'aérien 31, possède une fréquence située dans la bande passante cet aérien 31. La fréquence fn du signal porteur produit par le générateur 13n est donc une fréquence très supérieure à la fréquence du signal sn et, de fait, se situe au- delà de la bande passante de l'aérien 31. De la sorte, sa transmission par rayonnement en espace libre n'est pas susceptible de perturber le fonctionnement de l'aérien 31. Chaque module 12, possède une fréquence porteuse fn différente des autres. Outre la pluralité de modules d'émission élémentaires 12,, le module émetteur comporte également un émetteur d'ondes électromagnétiques 15 dont la fonction est notamment de combiner les N signaux porteurs modulés issus des différents modules 12,, puis de transmettre cette combinaison au module récepteur 21, sous la forme d'un signal résultant 151, après l'avoir amplifié si nécessaire. 3062242 6 La combinaison des N signaux porteurs modulés peut, par exemple, simplement consister en une sommation. Le module récepteur 21 est principalement constitué de N modules de 5 réception élémentaires 23,, maintenus par une structure 22. Chaque module de réception élémentaire 23,, comporte un récepteur de signaux électromagnétiques 24, dont la bande passante d'entrée permet de ne retenir dans le signal 151 que le signal modulé dont la fréquence porteuse est fn. A cet effet, le récepteur 24., comporte un filtre passe-bande centré 10 surfa. Chaque module de réception élémentaire 23,-, comporte également un démodulateur 25,, alimenté par la sortie du récepteur 24,, et délivrant le signal de modulation autour de la fréquence porteuse fn, c'est-à-dire sn. Chaque module de réception élémentaire 23, comporte enfin un 15 élément rayonnant 26, alimenté par la sortie du démodulateur 25,, et configuré pour rayonner le signal radioélectrique ainsi restitué, majoritairement s, vers l'antenne élémentaire 32,-, de l'aérien 31. L'invention distingue différents modes de mise en oeuvre des principes 20 expliqués précédemment. Plus précisément, ces différents modes de mise en oeuvre sont liés à la nature du signal 151 transmis entre le module émetteur 11 et le module récepteur 21, à sa distribution et à son acheminement entre lesdits modules. Le signal 151 peut en particulier être un signal radiofréquence 25 (fréquence inférieure à 300GHz) ou un signal optique (fréquence supérieure à 300GHz). La nature du signal 151 transmis conditionne, naturellement, la nature des interfaces du canal d'acheminement du signal 151, c'est-à-dire, d'une part, les modules de génération de signal porteur modulé 12, et l'émetteur 15 30 pour le module émetteur 11, et d'autre part, les récepteurs 24., et les démodulateurs 25, pour le module récepteur 21. 3062242 7 Selon le mode de réalisation envisagé, l'acheminement du signal 151 entre le module émetteur 11 et le module récepteur 21 peut être réalisé par rayonnement en espace libre ou de façon guidée. Le mode par rayonnement en espace libre est intéressant quelle que 5 soit la nature du signal 151, radiofréquence ou optique. Le mode guidé n'est réellement intéressant qu'avec un signal 151 de nature optique en utilisant des fibres optiques. La distribution du signal 151 entre le module émetteur 11 et le module récepteur 21 peut être sélective ou non-sélective. 10 Dans le mode de distribution sélective, dont le principe est illustré par la figure 2, seul le signal modulé de fréquence porteuse fr, arrive sur le récepteur 24e. Dans le mode de distribution non-sélective, dont le principe est illustré par la figure 3, les N signaux modulés arrivent tous sur chaque récepteur 15 24m. Selon l'invention, le module émetteur 11 ne présent avantageusement aucune caractéristique particulière, hormis le fait que, dans le mode d'acheminement du signal 151 par rayonnement en espace libre, sa structure 20 et son positionnement permettent d'assurer l'intervisibilité entre de l'émetteur 15 et le module récepteur 21 et l'orientation de l'émetteur 15 vers le module récepteur 21. Cela n'est, en revanche, pas nécessaire dans le mode d'acheminement guidé du signal 151. 25 Comme décrit précédemment, le module récepteur 21 comprend une structure 22 dont le but est de maintenir en place les modules de réception élémentaires 23,-, du côté rayonnant de l'aérien 31 et d'assurer possiblement son maintien sur celui-ci. Sur cette structure 22, les éléments rayonnants 26n sont placés en regard du côté rayonnant de l'aérien 31 et un élément 30 rayonnant 26n donné est disposé au voisinage immédiat de l'antenne élémentaire 32n de façon à produire un couplage maximal avec elle et des couplages minimaux avec les autres antennes élémentaires 32p,,, de rangs différents. 3062242 8 Toutefois, il convient de s'assurer que ces différents couplages sont compatibles avec le fonctionnement du système de réception de signaux radioélectriques stimulé et de l'objectif de la stimulation. Pour les cas d'application n'altérant pas ou altérant de manière 5 acceptable les diagrammes de rayonnement des antennes élémentaires 32,, la structure porteuse 22 est préférentiellement transparente d'un point de vue électromagnétique dans la bande passante de l'aérien 31 au niveau des parties de ladite structure 22 couvrant les antennes élémentaires 32,. Pour le mode d'acheminement par rayonnement en espace libre du 10 signal 151, les récepteurs 24,, dans cette structure 22 sont en regard vers l'extérieur, c'est-à-dire du côté opposé au côté en regard du côté rayonnant de l'aérien 31 et en regard du module émetteur 11. Selon une variante de réalisation de l'invention, cette structure 22 est mince, épouse la forme de la surface du côté rayonnant de l'aérien 31, et est 15 maintenue plaquée contre celle-ci. Quand la nature du signal 151 est optique, ce signal 151 peut être l'addition de N signaux laser de longueur d'onde Ân différente (i.e. de fréquence fn = , c étant la vitesse de propagation dans le milieu concerné), 20 le n-ième signal laser étant modulé par le signal à transmettre sn. Dans le cas du mode d'acheminent par rayonnement en espace libre et du mode de distribution non-sélective, le faisceau laser correspondant au signal 151 devra illuminer la totalité du module récepteur 11 pour fournir la totalité des composantes à chaque récepteur 24,, il devra donc être focalisé 25 en conséquence. Dans le cas du mode d'acheminent par rayonnement en espace libre et du mode de distribution sélective, le faisceau laser correspondant au signal 151 devra faire l'objet d'une réfraction dispersive par un moyen connu, pour illuminer de façon sélective le récepteur 24, par la composante du 30 signal 151 centrée autour de 4, (fréquence fn = -' c étant la vitesse de Ân propagation dans le milieu concerné). 3062242 9 Quand la nature du signal 151 est optique, un convertisseur optoélectronique peut, par exemple, réaliser les parties fonctionnelles de récepteur 24n et de démodulateur 25m. Le convertisseur optoélectronique recevra tout ou partie du signal 151 selon le mode de distribution. 5 Pour le cas du mode de distribution non-sélective, le convertisseur optoélectrique sera impérativement doté d'un filtre optique en amont de façon à ne retenir que la longueur d'onde qui lui est destinée. Pour le cas du mode de distribution sélective, en revanche, le filtre optique en amont n'est pas impératif. 10 Dans tous les cas, le convertisseur optoélectronique démodulera également le signal optique qu'il reçoit et la sortie démodulée fournira alors le signal sn à l'élément rayonnant 26,,. Quand la nature du signal 151 est optique, les deux modes de 15 distribution peuvent s'appliquer quel que soit le mode d'acheminent par rayonnement en espace libre ou guidé. Cependant, le mode d'acheminement guidé peut donner lieu à une simplification dans la mesure où on dispose d'une fibre optique par convertisseur optoélectronique, il est alors possible d'acheminer à ce convertisseur uniquement le signal modulé par sn et la 20 longueur d'onde utilisée peut être la même quel que soit le rang n, car il n'y a plus de risque de mélange. Dans le mode d'acheminement par rayonnement en espace libre et dans la mesure où le système de réception de signaux radioélectriques à 25 stimuler comporte plusieurs aériens 31 caractérisés par des couvertures angulaires de l'espace incompatibles avec une intervisibilité unique depuis un seul point, l'invention prévoit d'utiliser autant de couples module émetteur 11 et module récepteur 21 que nécessaires pour assurer cette intervisibilité. 30 Le dispositif selon l'invention est décrit dans le texte qui précède permet donc avantageusement de réaliser l'éclairement d'un aérien avec un ensemble de signaux radioélectriques pour servir de stimuli à des fins de test, de maintenance, de formation et d'entraînement, sans recourir à des 3062242 10 moyens compliqués répartis sur un espace important. Il est aussi intéressant de noter que ce dispositif peut également permettre des calibrages. À titre d'exemple, l'aérien 31 à stimuler peut être un panneau 5 d'interférométrie, c'est-à-dire un ensemble d'antennes identiques pointées dans la même direction orthogonale à la droite d'alignement de leur centre de phase. Un signal radioélectrique incident provoquera en sortie de ces antennes, un ensemble de signaux cohérents avec une distribution de phases liée à la direction d'arrivée, aux distances entre centres de phase et à 10 la fréquence, accessoirement de même amplitude. Le dispositif de l'invention permettra de créer des stimuli où chacune des antennes élémentaires 32n d'un tel aérien percevra un signal sn = A - cos(2n-ft + cpn) comme il pourrait être reçu en situation réelle. REVENDICATIONS1. Dispositif pour réaliser l'illumination d'un aérien (31) comportant une pluralité d'antennes élémentaires (32m) réparties sur la surface dudit aérien, caractérisé en ce qu'il comporte un module émetteur (11) et un module récepteur (21) distants l'un de l'autre, le module récepteur étant placé au voisinage immédiat de la surface rayonnante de l'aérien (31) ; le module émetteur (11) étant apte à générer au moins un signal (151) résultant de la combinaison d'une pluralité de signaux modulés et à transmettre ce signal résultant (151) vers le module récepteur (21) ; le module récepteur (21) comportant une pluralité de modules de réception élémentaires (23e) comportant chacun un élément rayonnant (26n), chaque récepteur élémentaire étant configuré et agencé de façon à réaliser la réception (24n) du signal résultant (151) et la démodulation (25n) d'un des signaux modulés constituant le signal résultant (151), et à rayonner le signal obtenu après démodulation dudit signal modulé vers la surface de l'aérien (31) ; le module récepteur (23,) étant agencé et positionné vis-à-vis de l'aérien (31) de telle façon que l'élément rayonnant (26n) de chaque récepteur élémentaire (23,) se trouve placé en regard d'une antenne élémentaire (32n) donnée, à une distance telle que le signal radioélectrique émis par l'élément rayonnant (26n) soit capté majoritairement par l'antenne élémentaire (32n) considérée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal résultant (151) généré par le module émetteur (11) est un signal lumineux. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le module émetteur (11) est configuré pour générer un signal résultant (151) comportant une pluralité de composantes spectrales fn, chaque composante spectrale étant modulée par un signal sn distinct. 3062242 12 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le module émetteur (11) est configuré pour générer une pluralité de signaux porteurs modulés séparés, de fréquences porteuses fn distinctes, chaque signal porteur modulé étant transmis à un module 5 de réception élémentaire (23n) donné du module récepteur (21). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le signal résultant (151) généré par le module émetteur (11), est transmis par rayonnement en espace libre vers le module récepteur (21). 10 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des signaux porteurs modulés, de fréquences porteuses fn et générés par le module émetteur (11), est transmis par rayonnement en espace libre vers le module de réception élémentaire (23m) du 15 module récepteur (21) auquel il est destiné. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun des signaux porteurs modulés, de fréquences porteuses fn et générés par le module émetteur (11), est transmis de façon guidée 20 vers le module de réception élémentaire (23m) du module récepteur (21) auquel il est destiné. 8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal résultant (151) est composé d'autant de signaux porteurs de 25 fréquences fn que l'aérien (31) comporte d'antennes élémentaires (32m) chaque signal porteur étant modulé par un signal distinct sn. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque module de réception élémentaire (23m) du module 30 récepteur (21) comporte au niveau de son récepteur (24e) un filtre passe-bande centré sur la fréquence porteuse du signal porteur modulé, de fréquence porteuse fn, qui lui est destiné.