BE904995A - Radar a bruit. - Google Patents

Abstract

Dans un radar à bruit , une séquence pseudoaléatoire est produite et est utilisée pour moduler en phase un signal émis. L'émission est interrompue pendant des périodes pendant chaque séquence pseudoaléatoire ce qui permet à des signaux réfléchis par des cibles d'être reçus pendant ces périodes d'interruption par la même antenne que celle qui est utilisée pour l'émission. Chaque impulsion contient une sélection différente de chiffres successifs du code, ce qui rend la détection plus difficile.

Description

MÉMOIRE DESCRIPTIF

OÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE DE

BREVET D’INVENTION

FORMÉE PAR

GEC Avionics Limited. pour Radar à bruit.

La présente invention concerne un radar à bruit, c'est-à-dire un radar dans lequel le signal émis est codé par un code aléatoire ou ressemblant à du bruit. Un tel code peut être un long code pseudoaléatoire, par exemple supérieur à 1.000 ou de préférence à 10.000 bits. Le radar à bruit possède un certain nombre d'avantages. Il peut utiliser une transmission à large bande passante qui assure une bonne sélection de distance et une bonne capacité d'antibrouillage et qui risque peu d'être détectée. Il permet aussi d'obtenir une faible ambiguïté dans la détermination de la vitesse et de la distance d'une cible. Le radar à bruit peut aussi permettre l'utilisation d'une puissance de crête peu élevée qui réduit encore le risque de détection.

Dans un radar à bruit connu, un signal émis continu est codé, habituellement en phase, en des séquences pseudo-aléatoires de longue durée. Dans le récepteur, le signal reçu est mis en corrélation avec une version retardée du signal émis pour fournir une indication de la présence et de la vitesse d'une cible à une distance correspondant au retard. Cependant, les radars à bruit ont jusqu'à présent été peu utilisés parce que la perte du signal émis directement dans le récepteur et indirectement par les échos parasites proches limite le rendement du radar à grande distance comme c'est le cas avec tous les radars à ondes entretenues. De plus, il est nécessaire d'utiliser des antennes d'émission et de réception séparées sinon les pertes seraient intolérables.

Il ne faut pas confondre le radar à bruit avec le radar à impulsions codées en phase dans lequel les impulsions émises sont codées en phase pour permettre une compression des impulsions et ainsi une bonne sélection de distance. Dans un radar à impulsions codées en phase, la synchronisation relative des impulsions émises et reçues est utilisée pour indiquer la distance. Ce radar est moins bon qu'un radar à bruit lorsqu'il s'agit de fournir une faible ambiguïté pour déterminer la vitesse et la distance d'une cible.

L’invention a pour but d'offrir tous les avantages d'un radar à bruit tout en éliminant les inconvénients précités.

L'invention procure un radar à bruit compre- nant un dispositif pour produire de manière répétée un code comprenant une séquence de chiffres et un dispositif pour émettre, pendant chaque séquence, des impulsions d'énergie occupant des périodes qui couvrent chacune au moins un chiffre du code, et un dispositif pour moduler l'énergie émise en fonction de la sortie existante du générateur.

En puisant l'énergie émise de cette façon, il devient possible de recevoir le signal réfléchi pendant des périodes comprises entre des impulsions, ce qui élimine le problème des pertes mentionné plus haut. De plus, dans des cas où on utilise un code pseudoaléatoire, les parties du code appliquées à chaque impulsion peuvent, si le générateur fonctionne de manière continue pendant des impulsions et entre celles-ci, être rendues particulièrement imprévisibles, ce qui réduit les possibilités de détection. A cet effet, la fréquence de répétition des impulsions n'est de préférence pas un multiple entier de la fréquence de répétition du code pseudo-aléatoire.

Des moyens peuvent être prévus pour modifier la fréquence de répétition des impulsions, par exemple entre deux valeurs, afin de produire un décalage de fréquence ou entre plus de deux valeurs. Cette modification a pour effet d'éviter des zones mortes en distance et, en outre, d'augmenter l'imprévisibilité précitée. La modification de fréquence peut être telle que la fréquence diminue lorsque la distance à examiner augmente et inversement de manière à éliminer complètement toute ambiguïté de distance.

Dans le récepteur, le code véhiculé par le signal reçu est de préférence mis en corrélation avec une sortie du générateur de code, après avoir subi un retard correspondant au retard d'aller et retour du signal émis. La sortie du corrélâteur indique l'exis- tence d'une cible ou d'une partie de cible à une distance correspondant à ce retard. Le retard est de préférence modifié pas à pas pour rendre le radar sensible à différentes distances à des moments différents.

Une manière possible de mettre l'invention en oeuvre sera à présent décrite à titre d’exemple avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig. 1 illustre un radar à bruit construit conformément à l’invention, et les Fig. 2A, 2B et 2C illustrent des formes d'ondes en trois points respectifs de la Fig. 1.

Comme le montrent les dessins, un contrôleur 1 contient une horloge IA qui fonctionne sans interruption à une fréquence deN 100 MHz et qui pilote des générateurs de code pseudo-aléatoire 2 et 23 de manière continue jusqu'à ce qu'une instruction leur enjoigne de se repositionner à l'état initial. Un signal de repositionnement est appliqué à la ligne 3 à des intervalles de temps réguliers déterminés par une minuterie IB. Le signal de repositionnement intervient immédiatement pour repositionner le générateur de code 2 et, après un retard imposé en IC, pour repositionner le générateur de code 23. Le retard imposé en IC détermine la distance actuellement sous inspection. Le générateur de code pseudo-aléatoire 2 produit un code tel qu'illustré très schématiquement sur la Fig. 2A, dans laquelle le débit binaire est représenté fortement réduit à des fins d'illustration. Ce code est présenté sur la ligne 4 à un modulateur biphasé 5 où il module un signal de fréquence porteuse provenant d'un oscillateur HF 6 pour produire, sur la ligne 7, un signal modulé biphasé. Ce signal est amplifié en 8 et est converti vers le haut à une fréquence de sortie par mélange en 9 avec un signal d'oscillateur local provenant de 10 par l’intermédiaire d'un séparateur 11. La bande latérale supérieure provenant du mélangeur 9 passe par un filtre 12 et est amplifiée en 13 avant de parvenir à un circuit-porte 14 où elle est modulée par des impulsions fournies sur la ligne 14A par une minuterie 1D prévue dans le contrôleur 1. Le circuit-porte produit donc des impulsions telles qu'indiquées sur la Fig. 2B où les moments lors des changements de phase se présentent sont indiqués par les traits verticaux.

La sortie du circuit-porte 14 est amenée à travers un circulateur 15 à une antenne 16 d'où elle est émise vers une région soumise à inspection. Les signaux réfléchis par une ou plusieurs cibles dans cette région sont reçus par la même antenne et sont passés à travers le circulateur 15 à un second circuit-porte 17. Ce second circuit-porte est actionné par des signaux de portillonnage sur la ligne 17A fournis par la minuterie 1D par l'intermédiaire d'un dispositif à retard variable 1E, le retard étant choisi de manière à permettre au récepteur de fonctionner entre des impulsions émises et non pas pendant celles-ci. Le circuit-porte 17 est donc amené à laisser passer le signal reçu pendant des périodes de réception P comme indiqué sur la Fig. 2C. La sortie du circuit-porte 17 est amplifiée en 18 et est convertie vers le bas à une fréquence intermédiaire par mélange en 19 avec le signal d'oscillateur local. La bande latérale inférieure passe par un filtre 20 et est amplifiée en 21 jusqu'à un niveau approprié en vue d'être mise en corrélation dans un mélangeur 22A.

Le second générateur de code pseudo-aléatoire 23, qui est identique au générateur 1, est synchronisé par les mêmes signaux d'horloge que ceux qui synchronisent le générateur de code 2. De cette façon, le générateur de code pseudo-aléatoire 23 est amené à fonc tionner sans interruption comme le générateur 2. Son temps de démarrage est cependant déterminé par le signal de repositionnement sur la ligne 24 qui est retardé par rapport au moment où le générateur 1 démarre. Ce retard est imposé en IC et est choisi de manière à être égal au temps d'aller et retour du signal à émettre vers une cible et à recevoir d'une cible à une distance choisie pour l'inspection.

La sortie du générateur de code pseudo-aléatoire 23 est utilisée en 26 pour moduler de manière biphasée un signal de l'oscillateur 6, ce signal ayant été décalé en fréquence en 25 dans une mesure variable fixée par un signal de commande sur la ligne 25A dépendant de la vitesse des cibles que l'on souhaite inspecter. Ce signal peut être fourni par un ordinateur ou, dans une version simple de l'invention, il peut être réglé manuellement.

La sortie du modulateur 26 est mélangée en 22A avec les signaux réfléchis provenant de 21. La sortie du mélangeur 22A traverse un filtre passe-bas 22B et les signaux réfléchis provenant de périodes d'impulsions successives sont intégrés en 22C. L'intégrateur 22C peut être un filtre passe-bande avec une largeur de bande qui soit la réciproque du temps d’intégration. En variante, il peut s'agir d'un dispositif à transformation de Fourier rapide numérique. Les éléments 22A, 22B et 22C constituent un corrélateur par lequel une forme d'onde de sortie est produite en 22D, la valeur de cette forme d'onde de sortie indiquant l'intensité du signal réfléchi et ses composantes de fréquence indiquant les composantes Doppler du signal reçu.

Dans le système illustré au dessin, il convient de noter que l'ambiguïté de la détermination de la distance est dictée par la longueur du code et non par la fréquence de répétition des impulsions. Afin de réduire encore davantage i5 ambiguïté de distance, plusieurs générateurs de code pseudo-aléatoire différents peuvent être prévus en 1 et en 23, ces générateurs étant conçus pour fonctionner successivement et étant construits de manière à produire des codes de la même longueur ou de longueurs différentes. On peut obtenir le même effet en utilisant des points de prise séquentiellement différents sur le registre à décalage des générateurs de code pseudo-aléatoire, mais dans ce cas les longueurs de code sont toujours les mêmes. Dans ce mémoire, l'expression "séquence pseudo-aléatoire" doit être considérée comme comprenant une suite de différentes séquences pseudo-aléatoires, par exemple produites de l'une des manières mentionnées dans le paragrapphe immédiatement précédent.

Il serait en théorie possible d'utiliser un seul générateur de code au lieu des deux indiqués en 1 et 2 3 sur la Fig. 1. Un dispositif à retard numérique serait alors nécessaire pour connecter la sortie du générateur de code unique au modulateur 26. Un tel agencement serait difficile à réaliser en pratique à l'aide de la technologie existante, car un retard de 10.000 chiffres peut être requis.

Dans une variante de 1'invention, un certain nombre de corrélateurs et de modulateurs, semblables à ceux indiqués en 22 et 26, sont prévus. Ils sont agencés de manière à recevoir des signaux d'entrée de 21 et de 25 par l’intermédiaire de séparateurs. Les signaux d'entrée pour les divers modulateurs proviennent d'un registre à décalage qui reçoit la sortie d'un générateur de code pseudo-aléatoire 23. Ceci a pour effet de fournir des signaux de sortie simultanés de chaque corrélateur représentant des cibles dans des cellules de distance différentes, soit contiguës, soit espacées.

Il convient de noter que le choix des périodes, lorsque les circuits-portes 14 et 17 sont ouverts, est effectué uniquement à l'effet d'empêcher des pertes du signal émis dans le récepteur et d'empêcher la réception de signaux réfléchis provenant d'échos parasites proches. Ces périodes "d'impulsions" sont sans importance dans la détermination de la distance contrairement aux impulsions produites dans un radar à impulsions codées en phase. Le radar conforme à l'invention, illustré sur la Fig. 1, peut être considéré comme un radar à ondes entretenues interrompues.

On peut obtenir une amélioration de rendement en arrêtant la production de la séquence pseudo-aléatoire pendant les périodes où l'émission n'a pas lieu. Ceci permet de répartir la séquence pseudo-aléatoire sur un plus grand nombre d'impulsions sans la répéter : ceci entraîne une amélioration de la distance non équivoque. De plus, l'ensemble du code produit en 23 est alors mis utilement en corrélation en 22 avec le signal reçu, ce qui améliore le rendement du lobe latéral en distance.

Si on souhaite poursuivre une cible qui se déplace rapidement dans un sens se rapprochant ou s'écartant du radar, le décalage Doppler appliqué en 25 ne permet pas de compenser la large bande passante du signal reçu pour la compression ou l'expansion du code en raison du déplacement de la cible. On peut éviter cette difficulté en expansant ou en comprimant le code produit en 23 en utilisant une fréquence de signal légèrement différente pour synchroniser le générateur de code pseudo-aléatoire 23. Ceci raccourcit ou allonge la séquence de code. Le contrôleur reçoit les informations de vitesse et de distance de la cible nécessaires pour amorcer une séquence de poursuite sur la ligne 27, soit de 22D, soit d'un radar de surveillance séparé.

Bien que la forme d'exécution de l'invention illustrée au dessin ait recours à une modulation biphasée, d'autres formes de modulation telle qu'une modulation de phase tétravalente peuvent en variante être utilisées. Dans un système utilisant une modulation de phase tétravalente, chaque générateur de code 2 et 23 est remplacé par des générateurs de code jumelés pour donner des mots de deux chiffres qui définissent la modulation de phase appliquée à des circuits équivalant à 5 et 26.

Claims (12)

1. Radar à bruit, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour produire de manière répétée un code comprenant une séquence de chiffres et un dispositif pour émettre, pendant chaque séquence, des impulsions d'énergie occupant des périodes qui couvrent chacune au moins un chiffre du code, et un dispositif pour moduler l'énergie émise en fonction de la sortie existante du générateur.

2. Radar suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque période d'impulsion couvre plus d'un chiffre.

3. Radar suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur est un générateur de code pseudo-aléatoire.

4. Radar suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la fréquence de répétition des impulsions n'est pas un multiple entier de la fréquence de répétition du code pseudo-aléatoire.

5. Radar suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour modifier la fréquence de répétition des impulsions.

6. Radar suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une horloge pour synchroniser le générateur de manière continue pendant des impulsions et entre celles-ci.

7. Radar suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une horloge propre à synchroniser le générateur et un dispositif pour empêcher l'horloge de fonctionner entre des impulsions.

8. Radar suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un récepteur et un circuit-porte de protection de récepteur pour accepter le signal reçu pendant des périodes entre des impulsions émises.

9. Radar suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le circuit-porte de protection de récepteur rejette le signal reçu pendant une période qui suit immédiatement chaque impulsion émise en vue d'exclure des signaux d'échos parasites proches.

10. Radar suivant la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif à retard pour retarder le code et un corrélateur propre à mettre en corrélation le code à la sortie du dispositif à retard avec le code véhiculé par le signal reçu et retardé du temps d'aller vers une cible et de retour depuis celle-ci.

11. Radar à bruit, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif pour produire un code, un dispositif pour utiliser le code en vue de moduler un signal et pour transmettre le signal ainsi modulé, un dispositif pour interrompre l'émission pendant des périodes spécifiées, un dispositif pour recevoir des réflexions du signal émis pendant les périodes d'interruption spécifiées et un dispositif pour mettre en corrélation le code véhiculé par le signal reçu avec une version retardée du code utilisée pour moduler le signal transmis de manière à obtenir une indication de la présence ou de l'absence d'une cible à une distance correspondant au retard.

12. Radar à bruit, en substance comme décrit avec référence aux Fig. 1 et 2 des dessins annexés et en substance comme illustré sur la Fig. 1.