Brevet FR3148091A1 — publié le 20241025

La présente invention concerne un dispositif de réduction de la signature radar d’un positionneur destiné à positionner une cible dans une chambre anéchoïque, le positionneur comprenant au moins un élément d’accrochage auquel est fixée la cible. Ce dispositif se présente sous la forme d’une coque réalisée dans un matériau électromagnétiquement sensiblement transparent dans une gamme de fréquence de mesure de la surface équivalente radar (SER) de la cible, ladite coque comprenant une première et une seconde demi-coques destinées à être fixées l’une à l’autre, ladite coque étant remplie d’un matériau électromagnétiquement absorbant dans ladite gamme de fréquence de mesure, et englobant ledit élément d’accrochage. Figure pour abrégé : Fig. 1 DISPOSITIF DE RÉDUCTION DE LA SER D’UN POSITIONNEUR EN CHAMBRE ANÉCHOÏQUE La présente invention concerne de manière générale le domaine de la mesure de la surface équivalente radar (SER) d’une cible dans une chambre anéchoïque. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La surface équivalente radar ou SER est une grandeur fondamentale caractéristique d’une cible. Elle est utilisée tant dans le domaine militaire que dans le domaine civil (par exemple pour le contrôle aérien) aux fins de discrimination d’un objet tel qu’un aéronef ou une partie d’un aéronef. La mesure de SER d’une cible est classiquement réalisée dans une chambre anéchoïque électromagnétique, au moyen d’une seule antenne de mesure (opérant en émission et en réception) lorsqu’il s’agit de la mesure d’une SER monostatique ou bien d’un couple d’antennes (l’une opérant en émission et l’autre en réception) lorsqu’il s’agit de la mesure d’un SER bistatique. La mesure de SER est généralement effectuée à une pluralité de fréquences dans une bande de fréquence de mesure. Pour effectuer la mesure de SER, la cible est positionnée face à l’antenne de mesure sur un support qui doit garantir la précision et la stabilité de la distance entre la cible et l’antenne, la hauteur de la cible ainsi que l’incidence angulaire du faisceau sur cette dernière. Le support est généralement rotatif pour permettre l’illumination de la cible sous différents angles d’incidence. La reproductibilité et la précision du positionnement sont essentiels pour réduire la marge d’erreur sur la mesure de SER, notamment aux hautes fréquences. Cette contrainte conduit à choisir des supports d’autant plus robustes que la cible est massive. Il est par ailleurs nécessaire que le support, encore appelé positionneur, présente une SER propre la plus faible possible de manière à ne pas perturber la mesure de SER de la cible. Plus précisément, la mesure de la SER dans la chambre anéchoïque suppose d’effectuer une première mesure de SER de la cible en situation sur le positionneur et une seconde mesure de SER en l’absence de la cible. La différence entre ces deux mesures permet d’éliminer les échos parasites communs et il est donc nécessaire de réduire tous les écarts autres que ceux dus à la présence et l’absence de la cible. Une légère modification du support, en raison par exemple d’un affaissement ou, plus généralement d’une altération de sa forme, sous le poids d’une cible massive peut conduire à une élimination incorrecte des échos parasites communs et par conséquent une erreur de mesure. En pratique, les supports les plus couramment utilisés pour les mesures de SER en chambre anéchoïque sont des colonnes en polystyrène, matériau relativement transparent dans la gamme de fréquence de mesure (de quelques GHz à quelques dizaines de GHz) mais insuffisamment robuste pour supporter des cibles de poids élevé et/ou de grande taille (par exemple un aéronef). Dans ce cas, il est nécessaire de positionner la cible dans la chambre anéchoïque à l’aide d’un système d’accrochage composés d’élingues et de manilles, capables de soutenir des charges importantes. Toutefois, un tel système d’accrochage présente lui aussi des inconvénients pour la mesure de SER de la cible : Tout d’abord, la SER du système d’accrochage, c’est-à-dire sa signature électromagnétique, est souvent très élevée, et même quelquefois supérieure à celle de la cible elle-même. Ensuite, la SER du système d’accrochage peut fortement varier en fonction de l’angle de présentation de la cible par rapport à l’antenne de mesure, ce qui rend complexe son élimination. De surcroît, des couplages peuvent intervenir entre le système d’accrochage et la cible elle-même. Enfin, l’élimination par soustraction des contributions parasites du système d’accrochage ne peut s’appliquer. En effet, une fois la cible décrochée, les élingues et manilles du système d’accrochage se trouvent dans une configuration géométrique différente de celle en charge et par conséquent leur contribution à la SER est différente. Pour éliminer les contributions parasites du système d’accrochage, on a alors recours à une technique de filtrage d’image radar. Cette méthode nécessite cependant d’effectuer un grand nombre de mesures pour obtenir une image radar sans repliement, autrement dit d’utiliser à la fois un faible pas fréquentiel et un faible pas angulaire. La localisation des échos parasites est ensuite réalisée de manière manuelle par l’opérateur, celle-ci étant rendue délicate par la présence d’artefacts dus aux couplages entre manilles et élingues, manilles et cible, etc. L’objet de la présente invention est par conséquent de proposer un positionneur qui permette de positionner des cibles massives et/ou de grande taille dans une chambre anéchoïque sans nécessiter de post traitement complexe pour éliminer la contribution parasite du positionneur. La présente invention est définie par un dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur destiné à positionner une cible dans une chambre anéchoïque, ledit positionneur comprenant au moins un élément d’accrochage auquel est fixée la cible, ledit dispositif étant original en ce qu’il comprend une première et une seconde demi-coques réalisées en un matériau électromagnétiquement sensiblement transparent dans une gamme de fréquence de mesure de la surface équivalente radar (SER) de la cible, les première et seconde demi-coques étant destinées à être fixées l’une à l’autre de manière à former une coque englobant ledit élément d’accrochage, ladite coque étant remplie d’un matériau électromagnétiquement absorbant dans ladite gamme de fréquence de mesure. La coque possède avantageusement une forme sensiblement sphérique, les demi-coques pouvant présenter une structure maillée. Les demi-coques peuvent être obtenues par fabrication additive. Le matériau électromagnétiquement sensiblement transparent dans ladite gamme de fréquence de mesure peut être un matériau diélectrique, homogène ou composite, ayant de préférence une permittivité équivalente inférieure ou égale à 3. Le matériau électromagnétiquement absorbant dans ladite gamme de fréquence de mesure peut être, quant à lui, une mousse chargée en carbone. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture d’un mode de réalisation préférentiel de l’invention, fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles : La représente de manière schématique une vue partielle du dispositif de réduction de SER d’un positionneur selon un mode de réalisation de l’invention ; La montre les réponses impulsionnelles d’une cible attachée à un positionneur équipé ou non d’un dispositif de réduction de SER selon la présente invention. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE L’INVENTION Nous considérons dans la suite un système de mesure de SER comprenant une chambre anéchoïque électromagnétique, un positionneur faiblement échogène placé au sein de cette chambre, une antenne de mesure permettant d’illuminer la cible et de recevoir le signal rétrodiffusé, et un analyseur de réseau, connecté à l’antenne de mesure et permettant de mesurer les coefficients de rétrodiffusion , à partir du signal émis et du signal rétrodiffusé. Le positionneur comprend des élingues auxquelles est suspendue la cible au moyen d’éléments d’accrochage métalliques tels que des manilles. La longueur de chaque élingue peut être réglée par exemple au moyen d’un système de poulie et d’enrouleur motorisé. En jouant sur la longueur des différentes élingues la cible peut être déplacée et orientée dans la chambre anéchoïque. Les éléments d’accrochage sont généralement de formes complexes et leurs signatures électromagnétiques sont difficilement modélisables. L’idée à la base de l’invention est de réduire sensiblement ces signatures électromagnétiques en englobant ces éléments d’accrochage par une coque réalisée de forme adaptée, avantageusement sphérique, remplie d’un matériau absorbant électromagnétique dans la gamme de fréquence de mesure de la SER. Le matériau de la coque est non métallique : il est avantageusement choisi pour être électromagnétiquement sensiblement transparent dans la gamme de mesure précitée. La forme sphérique est préférée et ce, pour plusieurs raisons : elle est simple à mettre en œuvre dans la mesure où elle ne nécessite pas de positionnement fin ou d’alignement quelconque, elle disperse l’énergie résiduelle non absorbée, et son effet sur la SER de la cible est indépendant de son orientation. Toutefois, d’autres formes pourront être envisagées par l’homme du métier sous réserve de ne renvoyer que peu d’échos vers l’antenne de mesure (faible réflexion spéculaire). La coque comprend avantageusement deux demi-coques en matériau non métallique, qui peuvent se clipser ou se visser l’une sur l’autre. Avantageusement, la structure de la coque n’est pas pleine mais maillée. Une telle coque maillée, peut être avantageusement réalisée par fabrication additive. Une fois la coque disposée autour de l’élément d’accrochage, un matériau de remplissage, un absorbant électromagnétique dans la gamme de fréquence de mesure, voire un matériau absorbant large bande, peut être injecté ou inséré dans la coque de manière à réduire/ masquer la réflexion de la manille. Une telle coque maillée laisse entrer l’onde électromagnétique émise par l’antenne de mesure : celle-ci est absorbée une première fois par l’élément de remplissage sur le trajet aller et une seconde fois, sur le trajet retour après réflexion sur l’élément d’accrochage. Alternativement, la coque peut être pleine, l’intérieur de chaque demi-coque étant revêtue d’un élément réalisé dans ledit matériau de remplissage et épousant sensiblement la forme de la manille. La coque pleine étant réalisée dans un matériau transparent dans la gamme de fréquence de mesure, elle réfléchit peu l’onde émise par l’antenne de mesure, la fraction transmise étant absorbée comme précédemment par le matériau de remplissage. Dans tous les cas, le matériau de remplissage peut être une mousse chargée en carbone. Le diamètre de la sphère est choisi suffisamment grand pour englober l’élément d’accrochage sans occulter pour autant de manière significative la cible, à tout le moins ses principaux points contributeurs de SER. La représente une vue partielle d’un dispositif de réduction de SER d’un positionneur selon un mode de réalisation de l’invention, et plus précisément une demi-coque maillée de forme sphérique, 110, réalisée en fabrication additive. Un premier orifice, 121, est prévu dans la sphère de manière à pouvoir laisser passer l’élingue à l’extrémité de laquelle l’élément d’accrochage est fixé. Un second orifice, 122, symétrique du premier par rapport au centre de la sphère pourra être également prévu. Le matériau de la demi-coque pourra être choisi parmi ceux transparents aux ondes radar dans la gamme de fréquence de précitée, par exemple un matériau diélectrique, homogène ou composite, ayant préférentiellement une permittivité équivalente inférieure ou égale à 3. La montre les réponses impulsionnelles d’une cible attachée à un positionneur équipé ou non d’un dispositif de réduction de SER selon la présente invention. Les réponses impulsionnelles ont été obtenues à partir des mesures du coefficient de rétrodiffusion dans la bande de fréquence d’intérêt, puis transformée de Fourier inverse. La cible utilisée pour cette démonstration d’efficacité, est ici une sphère métallique de 400 mm de diamètre. La courbe 210 représente la réponse impulsionnelle théorique d’une sphère métallique de 400 mm de diamètre. La courbe 220 représente celle obtenue par mesure de la SER d’une sphère métallique de 400 mm de diamètre, équipée d’une manille destinée à la positionner dans la chambre anéchoïque. Enfin, la courbe 230 représente celle de cette même sphère équipée de la même manille lorsque cette dernière est englobée dans un cache-manille du type représenté en , à savoir deux demi-coques maillées, en plastique, remplies d’un matériau électromagnétiquement absorbant dans la gamme de fréquence considérée, et fixées l’une à l’autre. Le premier pic de la courbe théorique 210 (situé à – 0.2 m) correspond à la réflexion spéculaire sur la sphère métallique (à savoir la cible). Ce pic se retrouve naturellement dans les courbes 220 et 230 obtenues par mesure ; la courbe 220 présente en outre plusieurs pics parasites proches et de fort niveau (221, 222 notamment) dus à la réflexion sur la manille et aux interactions multiples entre celle-ci et la sphère. On voit sur la courbe 230 que, dès lors que la manille est équipée du cache-manille, ces pics sont atténués de plus de 25 dB, ce qui montre l’efficacité du dispositif de réduction de SER selon la présente invention. Dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur destiné à positionner une cible dans une chambre anéchoïque, ledit positionneur comprenant au moins un élément d’accrochage auquel est fixée la cible, caractérisé en ce qu’il comprend une première et une seconde demi-coques réalisées en un matériau électromagnétiquement sensiblement transparent dans une gamme de fréquence de mesure de la surface équivalente radar (SER) de la cible, les première et seconde demi-coques étant destinées à être fixées l’une à l’autre de manière à former une coque englobant ledit élément d’accrochage, ladite coque étant remplie d’un matériau électromagnétiquement absorbant dans ladite gamme de fréquence de mesure. Dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coque possède une forme sensiblement sphérique. Dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les demi-coques ont une structure maillée. Dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les demi-coques sont obtenues par fabrication additive. Dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau électromagnétiquement sensiblement transparent dans ladite gamme de fréquence de mesure. Dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau électromagnétiquement sensiblement transparent dans ladite gamme de fréquence de mesure est un matériau diélectrique, homogène ou composite, ayant une permittivité équivalente inférieure ou égale à 3. Dispositif de réduction de surface équivalente radar d’un positionneur selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau électromagnétiquement absorbant dans ladite gamme de fréquence de mesure est une mousse chargée en carbone.