Dispositif de mesure de l'angle de site pour un radar équipé d'une antenne à réflecteur du type à double courbure

Abstract

 Selon l'invention, on dispose dans l'antenne à réflecteur d'un radar des sources élémentaires auxiliaires (4 à 6) sous la source principale (2). Par division des signaux de mesure de la voie de mesure de la source principale et de la voie de mesure auxiliaire, on obtient une caractéristique monotone qui permet de mesurer avec une bonne précision l'angle de site.

Description

[0001] La présente invention se rapport à un dispositif de mesure de l'angle de site pour un radar équipé d'une antenne à réflecteur du type à double courbure.

[0002] Les antennes de radar à réflecteur, du type à "double courbure" permettent une mesure assez précise de l'angle de gisement d'une cible, mais du fait que leur diagramme de couverture en site est très large (généralement à allure en cosécante, couvrant entre 5 et 45° en site environ), ils ne permettent pas de faire des mesures d'angles de site.

[0003] Pour réaliser une mesure de site à large plage angulaire, on utilise actuellement soit des antennes multifaisceaux, soit des antennes à balayage électronique. Dans le premier cas, il est nécessaire de rayonner un nombre important de faisceaux pour assurer une précision satisfaisante, donc d'utiliser un nombre important de récepteurs, ce qui rend le dispositif de mesure onéreux. Dans le second cas, il faut mettre en oeuvre un grand nombre de déphaseurs électroniques, ce qui augmente la complexité et le coût du dispositif de mesure.

[0004] La présente invention a pour objet un dispositif de mesure d'angles de site de cibles utilisant une antenne à réflecteur du type précité, qui soit simple et peu onéreux.

[0005] Le dispositif de mesure conforme à la présente invention est appliqué à un radar à antenne à réflecteur du type à double courbure reliée à une voie de mesure principale et est caractérisé par le fait que l'on dispose dans l'antenne sous la source primaire principale une source auxiliaire comportant au moins deux sources élémentaires reliées à un répartiteur, lui même relié à une voie auxiliaire de mesure, les deux voies étant reliées à un diviseur.

[0006] Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la source auxiliaire a, dans le plan de site, un diagramme de rayonnement ayant sensiblement la même allure que celui de la source principale dans le même plan, par rapport à une droite verticale passant sensiblement par le milieu de la plage d'angles de site dans laquelle on veut faire des mesures.

[0007] 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 partielle et simplifiée d'une antenne du dispositif de mesure conforme à l'invention ;
• la figure 2 est un schéma électrique simplifié de branchement d'antennes élémentaires du dispositif de l'invention, et
• la figure 3 est est un ensemble de courbes expliquant le fonctionnement du dispositif de mesure de l'invention ;
• la figure 4 est un diagramme montrant la façon de combiner les diagrammes de rayonnement des antennes élémentaires du dispositif de l'invention.

[0008] Le dispositif de mesure de la présente invention fait appel à un radar à antenne à réflecteur. Cette antenne est du type bien connu "à double courbure" (appelée "double curvature reflective antenna" en Anglais). On se bornera donc à rappeler ici que le réflecteur d'une telle antenne est engendré par une famille de paraboles s'appuyant sur une courbe dite "courbe centrale". Cette courbe est située dans le plan de symétrie vertical XOZ de l'antenne. Sur la figure 1, ce plan est celui du dessin. Pour la clarté du dessin, on n'a représenté en figure 1 que la courbe centrale 1.

[0009] Une source primaire 2, qui peut être par exemple du type cornet ou bougie, éclaire, en émission, le réflecteur s'appuyant sur la courbe centrale 1. Le centre de phase 0 de la source 2 est situé au foyer du plan XOZ. La forme de la courbe centrale 1 permet, compte tenu de l'allure du diagramme primaire de la source 2, d'obtenir le diagramme de couverture en site désiré, par exemple à allure en cosécante.

[0010] La mesure de l'angle d'azimut des cibles repérées par l'antenne se fait de façon habituelle avec une précision généralement suffisante du fait que les paraboles génératrices du réflecteur, qui ne sont pas modifiées, ont une bonne directivité en azimut.

[0011] Selon l'invention, on adjoint à la source primaire 2, que l'on appellera ci-après source principale, une source primaire auxiliaire 3. Dans l'exemple représenté, la source 3 comporte trois sources élémentaires 4, 5 et 6, mais il est bien entendu que le nombre de ces sources élémentaires peut être différent, et peut varier entre 2 et 5 environ. Cette source 3 est disposée sous la source 2, dans le plan de symétrie XOZ. De façon avantageuse, les trois sources élémentaires 4 à 6 sont identiques à la source 2, afin de réduire le coût de l'ensemble. Le nombre maximal de sources élémentaires constituant la source 3 est, en particulier, déterminé par la place disponible sous la source 2, et ce, de façon que les sources élémentaires puissent "voir" le réflecteur de la source 2.

[0012] Comme représenté en figure 2, les sources élémentaires 4 à 6 sont alimentées par un répartiteur d'amplitude et/ou de phase 7 branché sur la voie auxiliaire de mesure 8. Cette voie auxiliaire 8 est similaire à la voie principale de mesure 9 alimentant la source 2. Ces voies de mesure radar étant chacune bien connue en soi, ne seront pas décrites en détail. Ces deux voies sont reliées à un diviseur 9A à la sortie duquel on recueille la valeur recherchée d'angle de site. On ne décrira ici, en référence aux figures 3 et 4 que les diagrammes de rayonnement que doivent produire les sources 2 et 3, et comment sont combinés les signaux de ces sources.

[0013] Les diagrammes des figures 3 et 4 ont des ordonnées logarithmiques, exprimées en décibels. Leurs abscisses sont linéaires et sont exprimées en valeurs d'angles de site.

[0014] A la partie supérieure de la figure 3, la courbe 10 tracée en trait plein est celle du diagramme de rayonnement de la source 2. A la partie inférieure de la figure 3, on a tracé en trait plein un exemple de courbe 11 devant être produite par la source 3. Cette courbe 11 est sensiblement linéaire et permet de réaliser des mesures d'angles de site avec une bonne précision et sur une large plage de valeurs d'angles de site. Cette courbe 11, si elle n'est pas vraiment linéaire, doit au moins être monotone ( sans extremum), et elle a, de préférence, une forte pente (variation d'au moins environ 20 dB pour une variation d'angle de site comprise entre 5 et 45° environ).

[0015] Pour obtenir une courbe 11, telle que représentée en figure 3, à partir de la courbe 10, il faut soustraire ( la soustraction de diagrammes à ordonnées en décibels équivaut à une division de signaux) à la courbe 10 une courbe telle que la courbe 12 représentée en trait interrompu en haut de la figure 3. Cette courbe 12 est à peu près symétrique de la courbe 10 par rapport à une droite verticale 13 passant par un point 14 de cette courbe 10 dont l'abscisse x est sensiblement au milieu de la plage d'angles de site dans laquelle on veut faire des mesures. Dans le cas présent, cette plage va de 5 à 45° environ. La soustraction se fait simplement grâce au diviseur 9A relié aux sorties des voies de mesure 9 et 8, de façon évidente pour l'homme du métier.

[0016] De façon générale, on combine le diagramme de rayonnement de la source principale 2 (courbe 10) avec un diagramme que peut produire la source 3 afin d'obtenir une courbe monotone dans la plage angulaire de sites désirée, cette courbe monotone ayant une pente suffisante pour obtenir la précision de mesure désirée (de l'ordre de 1°).

[0017] On a représenté en figure 4 la façon d'obtenir la courbe 12 à l'aide de la composition des diagrammes de plusieurs sources élémentaires. Dans le cas présent, ainsi que précisé ci-dessus, on utilise trois sources élémentaires (4 à 6).

[0018] Ces sources élémentaires étant disposées côte à côte sous la source 2, donc hors du foyer O du réflecteur, leurs diagrammes de rayonnement respectifs 15, 16, 17 sont différents du diagramme 10 de la source 2. Ces diagrammes 15 à 17 ont chacun une allure à peu près parabolique et leurs sommets sont décalés les uns par rapport aux autres en abscisses et en ordonnées et sont situés sur la courbe 12 ou à son voisinage immédiat. Ainsi, l'ouverture des paraboles 15 à 17 est d'autant plus grande que les sources correspondantes sont éloignées du foyer O. La première parabole 15 est la plus petite, et les suivantes sont de plus en plus grandes. L'addition point par point des ordonnées de ces paraboles donne la courbe 12 désirée. La combinaison désirée des diagrammes de rayonnement des sources élémentaires est simplement réalisée par réglage du répartiteur 7 de façon évidente pour l'homme du métier.

[0019] On notera que la géométrie de chaque source élémentaire a peu d'effet sur le diagramme 12. L'allure de ce diagramme dépend essentiellement de la forme de la courbe centrale 1 (préalablement définie en fonction du diagramme de couverture en site spécifié pour le radar), et de la position du centre de phase de chaque source élémentaire dans le plan XOZ.

[0020] La défocalisation des sources élémentaires se traduit par un élargissement de leurs diagrammes secondaires correspondants en azimut, c'est-à-dire dans des plans perpendiculaires au plan XOZ. Toutefois, ce phénomène n'est pas gênant du fait que le procédé de mesure de l'angle de site n'est mis en oeuvre que lorsqu'une cible a été détectée sur la voie principale dans un azimut donné.

[0021] Pour réaliser la source auxiliaire 3, on procède de préférence de la façon suivante. D'abord on choisit le nombre N de sources élémentaires la constituant. Ce nombre est fonction du domaine angulaire en site envisagé, et, comme précisé ci-dessus, il est limité par la place disponible. La géométrie de chaque source élémentaire, ayant peu d'effet sur le diagramme de la source auxiliaire, est figée, et est de préférence la même que celle de la source principale. Pour chacune des sources élémentaires, on peut faire varier quatre paramètres : deux pour sa position dans le plan XOZ (xi, zi), et deux relatifs à son alimentation électrique (phase et amplitude par rapport à celles de la source principale) de façon à obtenir la courbe 12 désirée, et plus généralement parlant, pour obtenir une caractéristique 11 monotone. De préférence on détermine, à l'aide d'un logiciel d'optimisation, dont la programmation est évidente pour l'homme du métier à la lecture de la présente description, le jeu des 4N paramètres (4 paramètres pour chacune des N sources élémentaires) permettant d'approcher au mieux, au sens des moindres carrés, le diagramme 12 désiré.

Revendications

1. Dispositif de mesure de l'angle de site pour un radar équipé d'une antenne à réflecteur du type à double courbure reliée à une voie de mesure principale (9), caractérisé en ce que l'on dispose dans l'antenne, sous la source primaire principale (2) une source auxiliaire (3) comportant au moins deux sources élémentaires (4 à 6) reliées à un répartiteur (7), lui-même relié à une voie auxiliaire de mesure (8), les deux voies de mesure étant reliées à un diviseur (9A).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation des sources auxiliaires en amplitude et/ou en phase, et leur position dans le plan de site (XOZ) sont réglées de façon que la caractéristique (11) obtenue par division des signaux des voies de mesure de la source principale et de la source auxiliaire, ait une allure monotone dans la plage d'angles de site désirée.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite caractéristique présente une variation d'au moins environ 20 dB pour une variation d'angle de site comprise entre environ 5 et 45°.

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source auxiliaire a, dans le plan de site, un diagramme de rayonnement (12) dont l'allure est sensiblement symétrique de celle du diagramme (10) de la source principale dans le même plan, par rapport à une droite verticale (13) passant sensiblement par le milieu (x) de la plage d'angles de site dans laquelle on veut faire des mesures.

Dessins