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WO2022073727A1 - Radar doppler a balayage electronique ambigu - Google Patents

Radar doppler a balayage electronique ambigu Download PDF

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WO2022073727A1
WO2022073727A1 PCT/EP2021/075204 EP2021075204W WO2022073727A1 WO 2022073727 A1 WO2022073727 A1 WO 2022073727A1 EP 2021075204 W EP2021075204 W EP 2021075204W WO 2022073727 A1 WO2022073727 A1 WO 2022073727A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission
reception
ambiguous
angular
radar
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2021/075204
Other languages
English (en)
Inventor
Pascal Cornic
Yves Audic
Renan LE GALL
Yoan VEYRAC
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Priority to US18/247,868 priority Critical patent/US20230417893A1/en
Publication of WO2022073727A1 publication Critical patent/WO2022073727A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G01S13/931—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of land vehicles
    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93271—Sensor installation details in the front of the vehicles

Definitions

  • the invention lies in the field of active antenna radars, and more particularly radars intended to cover a given solid angle with high angular discrimination.
  • the invention applies in particular to Doppler radars on moving platforms, for example radars allowing the visualization of landing strips on airliners, performing an improved vision system function called EVS (acronym for the English expression -Saxon "Enhanced Vision System”) or automotive radars for anti-collision or imaging functions intended for autonomous vehicles.
  • EVS an improved vision system function
  • automotive radars for anti-collision or imaging functions intended for autonomous vehicles.
  • a problem to be addressed is to present an almost instantaneous and high angular resolution image of the scene present in the entire field of view of a radar, while limiting the digital processing requirements necessary to ensure this function. and reducing the complexity and cost of such radar.
  • This capacity is particularly advantageous on a wearer who is moving rapidly vis-à-vis the scene to be observed, or when the scene itself is changing rapidly, or even when these two conditions are met simultaneously.
  • the refresh time must be reduced, which requires reducing the number of antenna pointing directions to cover the entire angular domain.
  • the angular range to be processed often has a large width, typically several tens of degrees, whereas the need for focusing imposes a narrow elementary beam, typically with a width of less than one degree, which increases the difficulty of defining a solution that is both simple and effective.
  • MIMO multiple input and multiple output
  • N transmission channels and M reception channels there are N transmission channels and M reception channels, and the elementary transmission power can remain modest.
  • radar processing must be applied to all of these N x M channels, which may require an extremely large computational volume, especially for a real-time application. This calculation volume is all the more important as the number of pointing directions of the beam is important. This may be out of reach for cost, integration and consumption reasons.
  • the patent application FR1910613 presents a solution based on an active antenna radar in which the transmission antenna is focused in a different direction from pulse to pulse transmission and a formation of at least a receive beam in the remission focus direction for each transmitted pulse.
  • This solution makes it possible both to produce an almost instantaneous image of the observation scene, to achieve the objective of angular discrimination and to significantly reduce the volume of calculation compared to a solution based on MIMO processing. It is applicable on an antenna of active electronically scanned array architecture called AESA (acronym of the English expression "Active Electronic Scanned Array”) conventional or MIMO. It is achievable by using a low power emission technology and standard electronic components.
  • AESA active electronically scanned array architecture
  • Patent application FR2004262 which is based on the same principles, proposes an alternative which additionally makes it possible to determine the speed of targets when the radar is ambiguous in Doppler.
  • the electronically scanned array radar comprises an active antenna comprising an array of elementary transmit antennas and an array of elementary receive antennas of the same angular aperture, said transmit and receive arrays having the same radiation plane, in which :
  • said transmission network is ambiguous with a number a number N am bTx of ambiguous lobes in said angular aperture of said elementary antennas, N amb Tx being greater than or equal to 2;
  • said reception network comprises at least one ambiguous lobe in said angular aperture, said transmission and reception networks being arranged so that the product of the transmission and reception diagrams produces only one main beam in the defined domain by said angular opening.
  • This configuration makes it possible to obtain the coverage of said angular range given by said radar as follows:
  • the radar is configured to cover the given angular range:
  • said transmission network comprises a number N T x of elementary antennas of angular aperture A0, regularly spaced by a distance LTX, producing an ambiguous angular diagram of angular periodicity according to 0 such that sin0 is equal to ⁇ / L T X, ⁇ being the wavelength of said radar;
  • said reception network comprises a number N RX of elementary antennas (of angular aperture A0, regularly spaced by a distance LRX, producing a potentially ambiguous angular diagram of angular periodicity according to 0 such that sin0 is equal to A / L RX the ambiguity periods A/LTX and A/LRX respectively of the transmission and reception networks being chosen to be different from each other, and so that for any pair of transmission and reception pointing directions, it there is no more than one possible coincidence of the ambiguous transmission and reception directions in said angular domain.
  • the radar is configured to cover the angular domain as described in the previous paragraph.
  • said active antenna is of the electronically scanned active array type.
  • said active antenna is of the type with multiple inputs and outputs.
  • the invention also relates to a method of electronic scanning of a given angular range using an ambiguous electronic scanning radar according to the invention.
  • the given angular range is covered:
  • the radar used has the following characteristics:
  • - said transmission network comprises a number NTX of elementary antennas of angular aperture A0, regularly spaced by a distance LTX, producing an ambiguous angular diagram of angular periodicity along 0 such that sin0 is equal to ⁇ / LTX, ⁇ being the wavelength of said radar;
  • - said reception network comprises a number NRX of elementary antennas of angular aperture A0, regularly spaced by a distance LRX, producing a potentially ambiguous angular diagram of angular periodicity along 0 such that sin0 is equal to ⁇ /LRX; the periods of ambiguity ⁇ / LTX and ⁇ / LRX respectively of the transmission and reception networks being chosen to be different from each other, and so that for any pair of transmission and reception pointing directions, there is n there is no more than one possible coincidence of the ambiguous directions of transmission and reception in said angular domain.
  • the given angular range is advantageously covered:
  • a radar according to the invention relies on an active antenna architecture, which may be a conventional electronically scanned antenna of the AESA (“Active Electronic Scanned Array”) type or an antenna of the MIMO type.
  • Figures 1 and 2 recall by simplified representations, respectively the structure of an AESA antenna and a MIMO antenna.
  • each transmitting and receiving radiating element 1 is connected to a microwave module 2 which, by switching 21, 22, produces both transmission 23 and reception 24.
  • the microwave modules will be called hereinafter TR modules (transmission and reception modules).
  • TR modules transmission and reception modules
  • a TR module comprises power amplification means 23 (HPA), low-noise amplification means 24 in reception (LNA). It also includes phase shifters 25, 26 for phase shifting the transmit signal and for phase shifting the receive signal on each elementary way.
  • the phase shifters are controlled by digital control means not shown.
  • the TR modules 2 are connected to a transmission and reception assembly 10 comprising in particular the wave generations and the analog-to-digital conversion circuits.
  • the digital controls for the phase shifters can be located in this set 10.
  • the transmitting radiating elements T are separated from the receiving radiating elements 1” unlike the AESA case where the same radiating element is used in transmission and in reception.
  • An emission radiating element T and a reception element 1” are therefore associated respectively with an emission module 2’ and a reception module 2”.
  • Each 2' transmit module includes a 23' power amplifier and a 25' phase shifter.
  • Each 2” receiver module includes a 24” low noise amplifier and a 26” phase shifter.
  • the reception phase shift is preferably performed digitally after analog-digital coding of the reception signal.
  • the transmission and reception modules are connected to a transmission and reception assembly 10′ similar to that of FIG. 1. In a configuration of the MIMO type as illustrated by FIG. 2, transmission and reception can be simultaneous.
  • a radar according to the invention comprises material characteristics and processing characteristics.
  • a radar according to the invention is based on an active antenna using an ambiguous network, the angular coverage of which is ensured in an A0 domain by electronic scanning or MIMO processing having in particular the following characteristics:
  • N am bTx of ambiguous transmission angular directions contained in the angular aperture of the elementary transmission antenna, N am bTx being greater than or equal to 2;
  • N ambRX of ambiguous reception angular directions contained in the angular aperture of the elementary transmit antenna, N am bRx being greater than or equal to 1;
  • the periods of ambiguity ⁇ / L TX and ⁇ / L RX respectively of the transmission networks, denoted TX, and of reception, denoted RX, are chosen to be different from each other, and so that for a pair of pointing directions any TX and RX, there is not more than one possible coincidence of the ambiguous directions TX and RX in the angular domain A0.
  • the radar is configured for this purpose.
  • the electronic scanning method using the radar according to the invention implements the steps described previously implemented to cover the angular domain.
  • the radar is advantageously configured for this purpose and the scanning method advantageously includes this step.
  • the network thus formed makes it possible to cover a given angular range A ⁇ with a reduced number of antenna pointing control states on transmission.
  • this number is reduced by a factor N am bTx , corresponding to the number of ambiguous beams on transmission contained in the aperture A ⁇ of the elementary antenna.
  • At least two angular directions can be observed simultaneously in reception for the same transmission pointing command. This allows in the case of electronic scanning to reduce the refresh time, which is likely to compensate for part of the losses of the antenna network due to the fact that it is a lacunar network. In the case of MIMO processing, this makes it possible to reduce the calculation volume.
  • the TX and RX networks each form focused and ambiguous diagrams, in accordance with Figure 4.
  • Figure 4 shows the different antenna diagrams in play depending on the angle ⁇ : the diagram of an elementary antenna represented by a first curve 41; the TX transmission diagram represented by a second curve 42, inscribed in the antenna diagram 41 and; the RX reception diagram represented by a third curve 43, also inscribed in the antenna diagram 41 .
  • the angular aperture 44 of the elementary antenna at 3 dB surrounding the 0° reference is also shown, here between -5.7° and +5.7°.
  • this antenna angular aperture there are: three ambiguous directions in transmission, in the directions -5.7°, 0° and +5.7°, and; three ambiguous angular directions in reception, -3.7°, 0° and +3.7; the emission 42 and reception 43 diagrams coinciding in the 0° direction.
  • the product of the transmission diagram 42 and the reception diagram 43 has in this configuration an unambiguous single lobe, in the 0° direction, according to the representation of FIG. 5, the unambiguous single lobe 51 being represented in look at the elementary antenna diagram at square 52.
  • the beam is pointed in a given direction according to a phase law, in a known manner, whereas for reception digital processing is carried out.
  • the digital processing in reception is also well known and corresponds to a complex weighting of phases where a digital sum of the signals received is carried out, where each signal received assigned a phase.
  • the weighting determines the pointing of the beam in reception, 0° for example in the case of figure 4.
  • the diagram resulting from the product of the transmission and reception diagrams has a main lobe corresponding to the coincidence of the transmission diagram and the reception diagram, the respective scores of which are obtained as described above.
  • the product illustrated by FIG. 5 gives the unambiguous main lobe 51 pointed at 0°, taking into account the pointings of the transmission and reception beams.
  • the following figures present other products giving other unambiguous lobes.
  • Figure 6A shows the result of the product of the transmission and reception diagrams when the TX transmission grating is pointed in the 0° direction and the RX grating is pointed in the -2° direction. This configuration is obtained: by maintaining the pointing direction on transmission in the 0° direction, in accordance with FIG. 4; and by applying in reception a pointing direction of ⁇ 2°, by acting in particular on the weighting of the signals received.
  • FIG. 6B presents the result of the product of the transmission and reception diagrams when the transmission network TX pointed in the direction 0° and the network RX is pointed in the direction +2°. This configuration is obtained: by maintaining the pointing direction on transmission in the 0° direction; and by applying a pointing direction of 2° on reception.
  • a diagram comprising a main lobe 61, 62 in the direction of coincidence of the transmission and reception network functions respectively at -5.6° and +5.6° and a residual sidelobe 63, 64 in the opposite direction, of lower level.
  • the main lobes 61, 62 are limited by the square antenna diagram 60.
  • FIGS. 7 to 10 Other TX/RX transmission and reception pointing solutions are illustrated by FIGS. 7 to 10, corresponding to the extreme depointing of the transmission network, that is to say at the limit of the domain of ambiguity. In these examples, this domain coincides with the angular aperture, but this is not always the case in practice.
  • the transmitting and receiving antenna elements are arranged in such a way that the product of the transmitting and receiving diagrams produces only one main beam in the domain defined by the aperture of a basic antenna.
  • FIG. 7 therefore presents the emission diagram pointed in the direction +5.7°, represented by the curve 42', and the directions of the lobes of which are shifted by +5.7° with respect to the lobes of the curve 42 of FIG. 4.
  • the reception diagram represented by a curve 43', is also pointed in the direction +5.7°, the transmission and reception diagrams coinciding in this direction.
  • FIG. 8 illustrates by a single lobe 62' the result the result of the product of the transmission and reception diagrams when the transmission TX and reception RX diagrams are pointed in the direction +5.7°.
  • FIG. 9 illustrates by a single lobe 51' the result of the product of the transmission and reception diagrams when the TX transmission diagram is pointed in the direction +5.7° and the RX reception reception diagram is pointed in the 0° direction.
  • FIG. 10 illustrates by a single lobe 6T the result of the product of the transmission and reception diagrams when the TX transmission diagram is pointed in the direction +5.7° and the RX reception reception diagram is pointed in the -5.7° direction.
  • FIGS. 8, 9 and 10 residual lobes are added to the main lobe 51', 61', 62', of lower level. The rest of the description will show how these residual lobes can be filtered.
  • Each intermediate TX transmission pointing configuration between the 0° direction and the direction corresponding to the limit of the TX ambiguity domain similarly makes it possible to generate three main beams by multiplying the TX and RX network diagrams, with more or less important residual lobes according to the combination of pointing TX compared to RX.
  • three beams are generated from the three ambiguous emission beams, it is of course possible to generate a different number of beams according to the number N amb Tx of ambiguous beams included in the antenna opening.
  • FIG. 11 presents an example of such a two-dimensional array antenna, comprising: two transmission lines 111 each comprising 12 elementary antennas and; four reception lines 112 each comprising 8 elementary antennas.
  • the radar according to the invention uses Doppler processing, for example by integrating the recurrence signals received recurrence by digital Fourier transform according to methods known to those skilled in the art.
  • this property is used to reduce the residual ambiguous lobes through Doppler filtering.
  • the Doppler frequencies are high and the angular separation by the Doppler is possible, even for small angles.
  • the elimination of ambiguity lobe residues is obtained by selecting as the useful signal the output of the Doppler filter corresponding to the direction of the main beam resulting from the product of the TX emission and RX reception diagrams.
  • This requires knowing the speed Vp of the carrier and the line of sight of the antenna.
  • the speed Vp of the carrier can be estimated by an inertial unit or by the radar itself, for example according to the principles described in the patent application FR2004262.
  • the axis of sight of the antenna is also known, the radar being integral with the carrier.
  • the domain of the signals retained as useful can be extended as needed to a few filters around the direction of the main beam, depending on the uncertainties of the estimates.
  • the rejection of the residues of the ambiguity lobes in elevation can be further reinforced thanks to the selectivity in distance of the radar, the slope descent of the aircraft has, typically 3°, the altitude H and the tilt of the antenna being known.
  • the tilt of the antenna being the orientation of the antenna beam with respect to the horizontal, we deduce in this context at what distance the beam must touch the ground, the undesired distances corresponding to undesired angles. We can then filter these angles, and therefore the corresponding directions.
  • the carrier's altitude can be estimated for example by the on-board altimeter, or by the radar itself by exploiting the return of ground echoes according to methods known to those skilled in the art.
  • ® ei arctan(D/H)
  • a radar according to the invention by advantageously exploiting the ambiguities of an antenna array, can cover a given angular domain A® with a number of antenna pointing control states reduced to the broadcast.
  • N ambTx 3
  • At least two angular directions are observable simultaneously in reception for the same transmission pointing command as illustrated for example in Figures 6A and 6B with the pointing directions 61, 62.
  • This allows in the case electronic scanning to reduce the refresh time, which is likely to compensate for some of the losses due to the fact that it is a lacunary network. In the case of MIMO processing, this also makes it possible to reduce the calculation volume.

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Abstract

L'invention concerne un radar Doppler à balayage électronique ambigu, utilisant une antenne active comportant un réseau d'antennes élémentaires d'émission et un réseau d'antennes élémentaires de réception de même ouverture angulaire (44), lesdits réseaux d'émission et de réception ayant le même plan de rayonnement, caractérisé en ce que : - ledit réseau d'émission est ambigu avec un nombre un nombre NambTX de lobes ambigus (42) dans ladite ouverture angulaire desdites antennes élémentaires, NambTX étant supérieur ou égal à 2; - ledit réseau de réception comporte au moins un lobe ambigu (43) dans ladite ouverture angulaire, lesdits réseaux d'émission et de réception étant agencés pour que le produit des diagrammes d'émission et de réception ne produise qu'un seul faisceau principal dans le domaine défini par ladite ouverture angulaire; la couverture dudit domaine angulaire donné par ledit radar peut alors être obtenue : - en formant à l'émission des diagrammes d'antenne focalisés dans un domaine limité au domaine d'ambiguïté en émission; - en formant simultanément plusieurs diagrammes de réception focalisés en réception dans les directions ambiguës d'émission.

Description

DESCRIPTION
RADAR DOPPLER A BALAYAGE ELECTRONIQUE AMBIGU
[0001] L’invention se situe dans le domaine des radars à antenne active, et plus particulièrement des radars destinés à couvrir un angle solide donné avec une discrimination angulaire élevée. L’invention s’applique notamment pour les radars doppler sur plateformes en mouvement, par exemple les radars permettant la visualisation des pistes d’atterrissage sur avion de ligne, réalisant une fonction de système de vision améliorée appelé EVS (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Enhanced Vision System ») ou encore les radars automobiles pour les fonctions d’anticollision ou d’imagerie destinées à des véhicules autonomes.
[0002] Un problème à traiter est de présenter une image quasi-instantanée et à haute résolution angulaire de la scène présente dans l’ensemble du champ de vision d’un radar, tout en limitant les besoins en traitement numérique nécessaires pour assurer cette fonction et en réduisant la complexité et le coût d’un tel radar. Cette capacité est particulièrement intéressante sur un porteur qui se déplace rapidement vis-à-vis de la scène à observer, ou quand la scène évolue elle-même rapidement, ou encore quand ces deux conditions sont réunies simultanément.
[0003] Dans de tels cas, le temps de rafraîchissement doit être réduit, ce qui nécessite de réduire le nombre de directions de pointage de l’antenne pour couvrir l’ensemble du domaine angulaire. En pratique, le domaine angulaire à traiter a souvent une largeur importante, typiquement plusieurs dizaines de degrés, alors que le besoin en focalisation impose un faisceau élémentaire étroit, typiquement d’une largeur inférieure à un degré, ce qui augmente la difficulté à définir une solution à la fois simple et efficace.
[0004] Dans l’état de l’art, pour atteindre le résultat souhaité les solutions conventionnelles de type balayage mécanique mettant en oeuvre un faisceau étroit pour balayer le domaine d’observation ne conviennent pas à cause du temps de cycle nécessaire pour rafraîchir l’information. De plus, ce type de solution présente souvent un défaut de fiabilité dans le temps, en particulier quand la vitesse de balayage doit être élevée. [0005] Un deuxième type très répandu de radar s’appuie sur des antennes à balayages électroniques, à une ou deux dimensions. Ces antennes nécessitent de très nombreux éléments rayonnants à phase contrôlée pour réaliser à la fois une bonne résolution et une large couverture angulaire. Malheureusement ces solutions sont souvent très onéreuses et inadaptées pour les applications nécessitant des coûts modérés.
[0006] Les solutions basées sur la formation de faisceau par le calcul, mettant en oeuvre une émission par une unique antenne à champ large et une antenne réseau multivoie en réception permettent une observation instantanée du domaine angulaire mais souffrent d’une faible discrimination, à cause du manque de sélectivité de l’antenne d’émission et sont susceptibles de nécessiter un émetteur de puissance importante, compte-tenu du faible gain d’antenne à l’émission.
[0007] D’autres solutions, de type « À entrées et sorties multiples” appelé MIMO (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Multiple Input Multiple Output »), associant plusieurs voies d’émission et plusieurs voies de réception sont possibles. Dans ce cas, on dispose de N canaux d’émission et M canaux de réception, et la puissance d’émission élémentaire peut rester modeste. Cependant, le traitement radar doit être appliqué à l’ensemble de ces N x M canaux, ce qui peut nécessiter un volume de calcul extrêmement important, en particulier pour une application temps réel. Ce volume de calcul est d’autant plus important que le nombre de directions de pointages du faisceau est important. Ceci peut être hors de portée pour des raisons de coût, d’intégration et de consommation.
[0008] La demande de brevet FR1910613 présente une solution reposant sur un radar à antenne active dans lequel on réalise une focalisation de l’antenne d’émission dans une direction différente d’impulsion à impulsion d’émission et une formation d’au moins un faisceau de réception dans la direction de focalisation de rémission pour chaque impulsion émise. Cette solution permet à la fois de produire une image quasi instantanée de la scène d’observation, d’atteindre l’objectif de discrimination angulaire et de réduire de façon très importante le volume de calcul par rapport à une solution basée sur un traitement MIMO. Elle est applicable sur une antenne d’architecture de réseau actif à balayage électronique appelé AESA (acronyme de l’expression anglo-saxonne « Active Electronique Scanned Array ») conventionnelle ou MIMO. Elle est réalisable en utilisant une technologie faible puissance à l’émission et des composants électroniques standards.
[0009] La demande de brevet FR2004262, qui repose sur les mêmes principes, propose une alternative qui permet en complément de déterminer la vitesse des cibles lorsque le radar est ambigu en doppler.
[0010] Afin de réduire le coût et la complexité, ces solutions selon l’état de l’art sont mises en oeuvre de façon préférentielle au moyen de réseaux antennaires lacunaires présentant des ambiguïtés. Cela peut diminuer le domaine angulaire observable ou nécessiter des traitements complexes pour lever ces ambiguïtés. Par ailleurs, le temps de rafraîchissement des données et le volume de calcul peuvent être importants du fait du grand nombre de pointages angulaires différents nécessaires à rémission pour couvrir l’ensemble du domaine angulaire avec un faisceau focalisé de faible ouverture.
[0011] Un but de l’invention est notamment de pallier ces inconvénients de l’art antérieur et de résoudre le problème technique précédemment exposé. A cet effet, l’invention a pour objet un radar à balayage électronique ambigu permettant de couvrir un domaine angulaire donné. Le radar à balayage électronique comprend une antenne active comportant un réseau d’antennes élémentaires d’émission et un réseau d’antennes élémentaires de réception de même ouverture angulaire, lesdits réseaux d’émission et de réception ayant le même plan de rayonnement, dans lequel :
- ledit réseau d’émission est ambigu avec un nombre un nombre NambTx de lobes ambigus dans ladite ouverture angulaire desdites antennes élémentaires, NambTx étant supérieur ou égal à 2 ;
- ledit réseau de réception comporte au moins un lobe ambigu dans ladite ouverture angulaire, lesdits réseaux d’émission et de réception étant agencés pour que le produit des diagrammes d’émission et de réception ne produise qu’un seul faisceau principal dans le domaine défini par ladite ouverture angulaire.
[0012] Cette configuration permet d’obtenir la couverture dudit domaine angulaire donné par ledit radar de la façon suivante :
- en formant à l’émission des diagrammes d’antenne focalisés dans un domaine limité au domaine d’ambiguïté en émission ; - en formant simultanément plusieurs diagrammes de réception focalisés en réception dans les directions ambiguës d’émission.
[0013] Avantageusement, le radar est configuré pour couvrir le domaine angulaire donné :
- en formant à l’émission des diagrammes d’antenne focalisés dans un domaine limité au domaine d’ambiguïté en émission ;
- en formant simultanément plusieurs diagrammes de réception focalisés en réception dans les directions ambiguës d’émission.
[0014] Autrement dit, la couverture angulaire du domaine angulaire donné par le radar est obtenue :
- en formant à l’émission des diagrammes d’antenne focalisés dans un domaine limité au domaine d’ambiguïté en émission ;
- en formant simultanément plusieurs diagrammes de réception focalisés en réception dans les directions ambiguës d’émission.
[0015] Dans une réalisation particulière :
- ledit réseau d’émission comprend un nombre NTx d’antennes élémentaires d’ouverture angulaire A0, espacées régulièrement d’une distance LTX, produisant un diagramme angulaire ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à À / LTX, À étant la longueur d’onde dudit radar ;
- ledit réseau de réception comprend un nombre NRX d’antennes élémentaires (d’ouverture angulaire A0, espacées régulièrement d’une distance LRX, produisant un diagramme angulaire potentiellement ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à A / LRX ; les périodes d’ambiguïté A / LTX et A / LRX respectivement des réseaux d’émission et de réception étant choisies différentes entre elles, et de façon à ce que pour un couple de directions de pointages d’émission et de réception quelconques, il n’y ait pas plus d’une coïncidence possible des directions ambiguës d’émission et de réception dans ledit domaine angulaire.
[0016] Avantageusement, la couverture dudit domaine angulaire donné est obtenue : - en déplaçant par balayage électronique la direction principale du faisceau focalisé par l’ensemble des NTX antennes d’émission dans le domaine d’ambiguïté défini par sin0=À/ LTX ;
- pour chaque direction de pointage de l’émission, en réalisant par formation de faisceau par le calcul à partir des signaux recueillis sur les NRX antennes de réception, un ensemble de faisceaux focalisés selon la direction principale et chacune des directions ambiguës formées par le réseau d’émission.
[0017] Avantageusement, le radar est configuré pour couvrir le domaine angulaire de la façon décrite dans le paragraphe précédent.
[0018] Avantageusement, des lobes résiduels d’ambiguïté sont rejetés par filtrage Doppler.
[0019] Avantageusement, des lobes résiduels d’ambiguïté sont rejetés par sélectivité en distance.
[0020] Dans un mode de réalisation, ladite antenne active est de type réseau actif à balayage électronique.
[0021 ] Dans un autre mode de réalisation, ladite antenne active est du type à entrées et sorties multiples.
[0022] L’invention se rapporte également à un procédé de balayage électronique d’un domaine angulaire donné utilisant un radar à balayage électronique ambigu selon l’invention. Dans le procédé selon l’invention, on couvre le domaine angulaire donné :
- en formant à l’émission des diagrammes d’antenne focalisés dans un domaine limité au domaine d’ambiguïté en émission,
- en formant simultanément plusieurs diagrammes de réception d’émission focalisés en réception dans les directions ambiguës d’émission.
[0023] Avantageusement, le radar utilisé présente les caractéristiques suivantes :
- ledit réseau d’émission comprend un nombre NTX d’antennes élémentaires d’ouverture angulaire A0, espacées régulièrement d’une distance LTX, produisant un diagramme angulaire ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à À / LTX, À étant la longueur d’onde dudit radar ; - ledit réseau de réception comprend un nombre NRX d’antennes élémentaires d’ouverture angulaire A0, espacées régulièrement d’une distance LRX, produisant un diagramme angulaire potentiellement ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à À / LRX ; les périodes d’ambiguïté À / LTX et À / LRX respectivement des réseaux d’émission et de réception étant choisies différentes entre elles, et de façon à ce que pour un couple de directions de pointages d’émission et de réception quelconques, il n’y ait pas plus d’une coïncidence possible des directions ambiguës d’émission et de réception dans ledit domaine angulaire.
Dans le procédé, on couvre avantageusement le domaine angulaire donné :
- en déplaçant par balayage électronique la direction principale du faisceau focalisé par l’ensemble des NTX antennes d’émission dans le domaine d’ambiguïté défini par sin©=À/ LTX ;
- pour chaque direction de pointage de l’émission, en réalisant par formation de faisceau par le calcul à partir des signaux recueillis sur les NRX antennes de réception, un ensemble de faisceaux focalisés selon la direction principale et chacune des directions ambiguës formées par le réseau d’émission.
[0024] Avantageusement, des lobes résiduels d’ambiguïté sont rejetés par filtrage Doppler.
[0025] Avantageusement, des lobes résiduels d’ambiguïté sont rejetés par sélectivité en distance.
[0026] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit, faite en regard de dessins annexés qui représentent :
- La figure 1 , une illustration du principe de fonctionnement d’une antenne de type AESA ;
- La figure 2, une illustration du principe de fonctionnement d’une antenne de type Ml MO ;
- La figure 3, un exemple d’antenne réseau utilisée pour la mise en oeuvre de l’invention ; - La figure 4, une illustration des diagrammes d’émission et de réception de l’antenne précitée, pointés dans la direction 0° ;
- La figure 5, une illustration du produit des diagrammes d’émission et de réception pointés dans la direction 0° ;
- La figure 6A, une illustration du produit du diagramme d’émission pointé dans la direction 0° et du diagramme de réception pointé dans la direction -2° ;
- La figure 6B, une illustration du produit du diagramme d’émission pointé dans la direction 0°et du diagramme de réception pointé dans la direction +2° ;
- La figure 7, une représentation du diagramme d’émission pointés dans la direction +5,7° ;
- La figure 8, une illustration du produit du diagramme d’émission et du diagramme de réception pointés dans la direction +5,7° ;
- La figure 9, une illustration du produit du diagramme d’émission pointé dans la direction 5,7° et du diagramme de réception pointé dans la direction 0° ;
- La figure 10, une illustration du produit du diagramme d’émission pointé dans la direction +5,7° et du diagramme de réception pointé dans la direction -5,7° ;
- La figure 11 , un autre exemple d’antenne réseau utilisée pour la mise en oeuvre de l’invention.
[0027] Un radar selon l’invention s’appuie sur une architecture d’antenne active, qui peut être une antenne à balayage électronique conventionnelle de type AESA (« Active Electronique Scanned Array ») ou une antenne de type MIMO. Les figures 1 et 2 rappellent par des représentations simplifiées, respectivement la structure d’une antenne AESA et d’une antenne MIMO.
[0028] Dans la structure AESA illustré par la figure 1 , chaque élément rayonnant d’émission et de réception 1 est connecté à un module hyperfréquence 2 qui réalise par commutation 21 , 22, à la fois l’émission 23 et la réception 24. Les modules hyperfréquences seront appelés par la suite TR modules (modules d’émission et de réception). Pour effectuer les fonctions précitées, un TR module comporte des moyens d’amplification de puissance 23 (HPA), des moyens d’amplification faible bruit 24 en réception (LNA). Il comporte également des déphaseurs 25, 26 pour déphaser le signal d’émission et pour déphaser le signal de réception sur chaque voie élémentaire. Les déphaseurs sont commandés par des moyens de commande numérique non représentés. Les TR modules 2 sont reliés à un ensemble 10 d’émission et de réception comportant notamment les générations d’onde et les circuits de conversion analogique numérique. Les commandes numériques des déphaseurs peuvent être situées dans cet ensemble 10.
[0029] Dans la structure MIMO illustrée par la figure 2, les éléments rayonnants d’émission T sont séparés des éléments rayonnants de réception 1 ” contrairement au cas AESA où un même élément rayonnant est utilisé en émission et en réception. Un élément rayonnant d’émission T et un élément de réception 1 ” sont donc associés respectivement à un module d’émission 2’ et à un module de réception 2”. Chaque module d’émission 2’ comprend un amplificateur de puissance 23’ et un déphaseur 25’. Chaque module de réception 2” comprend un amplificateur faible bruit 24” et un déphaseur 26”. Le déphasage en réception est, de façon préférentielle, réalisé numériquement après codage analogique-numérique du signal de réception. Les modules d’émission et de réception sont reliés à un ensemble d’émission et de réception 10’ analogue à celui de la figure 1. Dans une configuration de type MIMO comme illustré par la figure 2, l’émission et la réception peuvent être simultanées.
[0030] Un radar selon l’invention comporte des caractéristiques matérielles et des caractéristiques de traitement.
[0031] Sur le plan matériel, un radar selon l’invention repose sur une antenne active utilisant un réseau ambigu, dont la couverture angulaire est assurée dans un domaine A0 par balayage électronique ou traitement MIMO présentant notamment les caractéristiques suivantes :
Les antennes utilisées en émission constituent un réseau ambigu selon au moins un plan de rayonnement, ce réseau comprenant un nombre NTX d’antennes élémentaires d’ouverture angulaire A0, espacées régulièrement d’une distance LTX, produisant un diagramme angulaire ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 = À / LTX, À étant la longueur d’onde du radar ;
Il existe un nombre NambTx de directions angulaires d’émission ambiguës contenues dans l’ouverture angulaire de l’antenne élémentaire d’émission, NambTx étant supérieur ou égal à 2 ; Les antennes utilisées en réception constituent un réseau selon le même plan de rayonnement que le réseau d’émission, ce réseau comprenant NRX antennes élémentaires d’ouverture angulaire A0, espacées régulièrement d’une distance LRX, produisant un diagramme angulaire potentiellement ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 = À / LRX, À étant la longueur d’onde du radar ;
Il existe un nombre NambRX de directions angulaires de réception ambiguës contenues dans l’ouverture angulaire de l’antenne élémentaire d’émission, NambRx étant supérieur ou égal à 1 ;
Les périodes d’ambiguïté À / LTX et À / LRX respectivement des réseaux d’émission, notés TX, et de réception, notés RX, sont choisies différentes entre elles, et de façon à ce que pour un couple de directions de pointages TX et RX quelconques, il n’y ait pas plus d’une coïncidence possible des directions ambiguës TX et RX dans le domaine angulaire A0.
[0032] Sur le plan du traitement, la couverture du domaine angulaire est ensuite obtenue dans le domaine angulaire A0 :
A l’émission, en déplaçant par balayage électronique la direction principale du faisceau focalisé par l’ensemble des NTx antennes d’émission dans un domaine angulaire limité au domaine d’ambiguïté défini par sin © =A/ LTX (on entend par balayage électronique tout moyen électronique permettant de former des faisceaux focalisés à partir du réseau d’antenne tel que la commutation, le déphasage ou traitement MIMO notamment) ;
A la réception, pour chaque direction de pointage de l’émission, en réalisant par formation de faisceau par le calcul (FFC) à partir des signaux recueillis sur les NRX antennes de réception, un ensemble de faisceaux focalisés selon la direction principale et chacune des directions ambiguës formées par le réseau d’émission.
[0033] Avantageusement, le radar est configuré à cet effet. Avantageusement, le procédé de balayage électronique utilisant le radar selon l’invention met en oeuvre les étapes décrites précédemment mises en oeuvre pour couvrir le domaine angulaire.
[0034] Enfin, les résidus d’ambiguïtés angulaires liés au produit des diagrammes ambigus d’émission et de réception sont éliminés par un traitement doppler permettant de séparer les directions d’arrivées des échos provenant des cibles ou du fouillis fixe.
[0035] Le radar est avantageusement configuré à cet effet et le procédé de balayage comprend avantageusement cette étape.
[0036] Le réseau ainsi constitué permet de couvrir un domaine angulaire donné A© avec un nombre d’états de commande de pointage d’antenne réduit à l’émission. Ainsi, pour une résolution angulaire donnée A©r, correspondant à la longueur du réseau antennaire L, telle que A© r= (À/NTX)-LTX , il faudrait avec un balayage angulaire conventionnel un nombre minimum de pointages d’antenne à l’émission Np=A©/A©r pour couvrir l’ensemble du domaine A®.
[0037] Selon l’invention, ce nombre est réduit d’un facteur NambTx , correspondant au nombre de faisceaux ambigus à l’émission contenus dans l’ouverture A © de l’antenne élémentaire.
[0038] Par ailleurs, au moins deux directions angulaires sont observables simultanément en réception pour une même commande de pointage d’émission. Cela permet dans le cas d’un balayage électronique de diminuer le temps de rafraichissement, ce qui est de nature à compenser une partie des pertes du réseau antennaire dues au fait qu’il s’agit d’un réseau lacunaire. Dans le cas d’un traitement MIMO, cela permet de diminuer le volume de calcul.
[0039] On décrit maintenant ces aspects matériels et ces traitements selon l’invention, d’abord en regard d’un réseau linéaire (figure 3) puis d’un réseau plan (figure 1 1 ).
[0040] La figure 3 présente à titre d’exemple un radar utilisant une antenne MIMO, constituée : d’une ligne 31 d’antennes élémentaires d’émission, dites antennes TX, comprenant NTX=12 antennes élémentaires 31 1 et ; d’une ligne 32 d’antennes élémentaires de réception, dites antennes RX, comprenant NRX=8 antennes élémentaires 321 .
Dans cet exemple :
Les antennes sont choisies toutes identiques, et d’ouverture A®=12 ; La distance entre deux antennes d’émission adjacentes est donnée par LTX=10 À, OÙ À est la longueur d’onde du radar ;
La distance entre deux antennes de réception adjacentes est donnée par LRX=15,7 À.
[0041] Ainsi constitués, lorsque les pointages en émission et en réception sont alignés dans la direction orthogonale au plan d’antenne, prise comme référence à 6=0°, les réseaux TX et RX forment chacun des diagrammes focalisés et ambigus, conformément à la figure 4.
[0042] La figure 4 présente les différents diagrammes d’antenne en jeu en fonction de l’angle 6 : le diagramme d’une antenne élémentaire représenté par une première courbe 41 ; le diagramme d’émission TX représenté par une deuxième courbe 42, inscrit dans le diagramme d’antenne 41 et ; le diagramme de réception RX représenté par une troisième courbe 43, également inscrit dans le diagramme d’antenne 41 .
L’ouverture angulaire 44 d’antenne élémentaire à 3 dB entourant la référence 0° est également représentée, comprise ici entre -5,7° et +5,7°. Dans cette ouverture angulaire d’antenne, il existe : trois directions ambiguës en émission, dans les directions -5,7°, 0° et +5,7°, et ; trois directions angulaires ambiguës en réception, -3,7°, 0° et +3,7 ; les diagrammes d’émission 42 et de réception 43 se coïncidant dans la direction 0°.
[0043] Le produit du diagramme d’émission 42 et du diagramme de réception 43 présente dans cette configuration un lobe unique non ambigu, dans la direction 0°, selon la représentation de la figure 5, le lobe unique 51 non ambigu étant représenté en regard du diagramme d’antenne élémentaire au carré 52.
[0044] On rappelle que pour l’émission le faisceau est pointé dans une direction donnée selon une loi de phase, de façon connue, alors que pour la réception on réalise un traitement numérique. Le traitement numérique en réception est également bien connu et correspond à une pondération complexe de phases où l’on effectue une somme numérique des signaux reçus, où chaque signal reçu affecté d’une phase. La pondération détermine le pointage du faisceau en réception, 0° par exemple dans le cas de la figure 4.
[0045] Le diagramme résultant du produit des diagrammes d’émission et de réception présente un lobe principal correspondant à la coïncidence du diagramme d’émission et du diagramme de réception, dont les pointages respectifs sont obtenus comme décrit ci-dessus. Le produit illustré par la figure 5 donne le lobe principal 51 non ambigu pointé à 0°, compte-tenu des pointages des faisceaux émission et réception. Les figures suivantes présentent d’autres produits donnant d’autres lobes non ambigus.
[0046] La figure 6A présente le résultat du produit des diagrammes d’émission et de réception lorsque le réseau d’émission TX est pointé dans la direction 0° et le réseau RX est pointé dans la direction -2°. Cette configuration est obtenue : en maintenant la direction de pointage à l’émission dans la direction 0°, conformément à la figure 4 ; et en appliquant en réception une direction de pointage de -2°, en jouant notamment sur la pondération des signaux reçu.
[0047] La figure 6B présente le résultat du produit des diagrammes d’émission et de réception lorsque le réseau d’émission TX pointé dans la direction 0° et le réseau RX est pointé dans la direction +2°. Cette configuration est obtenue : en maintenant la direction de pointage à l’émission dans la direction 0° ; et en appliquant en réception une direction de pointage de 2°.
[0048] Dans les deux cas on obtient, par le produit des diagrammes d’émission et de réception, un diagramme comportant un lobe principal 61 , 62 dans la direction de coïncidence des fonctions de réseau émission et réception respectivement à -5,6° et +5,6° et un lobe secondaire résiduel 63, 64 dans la direction opposée, de niveau plus faible. Les lobes principaux 61 , 62 sont limités par le diagramme d’antenne au carré 60.
[0049] Ainsi, pour une même direction de pointage en émission, il est possible de former simultanément des faisceaux 51 , 61 , 62 de réception dans trois directions différentes, avec éventuellement des lobes ambigus 63, 64 résiduels. Ces faisceaux peuvent être formés simultanément car, comme cela a été rappelé précédemment, les faisceaux en réception sont formés par le calcul et, pour une même direction de pointage du faisceau d’émission, peuvent être calculés parallèlement (donc simultanément). Dans l’exemple d’application des figures 3 et 4, on obtient avantageusement un gain de cycle d’un facteur 3, correspondant au nombre de directions angulaires ambiguës dans l’ouverture angulaire 44, dans cet exemple NambTx = 3.
[0050] D’autres solutions de pointage d’émission et de réception TX/RX sont illustrées par les figures 7 à 10, correspondant au dépointage extrême du réseau d’émission, c’est-à-dire en limite du domaine d’ambiguïté. Dans ces exemples, ce domaine coïncide avec l’ouverture angulaire, mais ce n’est pas toujours le cas en pratique. Comme pour l’exemple précédent, les éléments antennaires d’émission et de réception sont disposés de telle façon que le produit des diagrammes d’émission et de réception ne produise qu’un seul faisceau principal dans le domaine défini par l’ouverture d’une antenne élémentaire.
[0051] La figure 7 présente donc le diagramme d’émission pointé dans la direction +5,7°, représenté par la courbe 42’, et dont les directions des lobes sont décalées de +5,7° par rapport aux lobes de la courbe 42 de la figure 4. Dans cette configuration, le diagramme de réception, représenté par une courbe 43’, est également pointé dans la direction +5,7°, les diagrammes d’émission et de réception coïncidant dans cette direction.
[0052] La figure 8 illustre par un lobe unique 62’ le résultat le résultat du produit des diagrammes d’émission et de réception lorsque les diagrammes d’émission TX et de réception RX sont pointés dans la direction +5,7°.
[0053] La figure 9 illustre par un lobe unique 51 ’ le résultat du produit des diagrammes d’émission et de réception lorsque le diagramme d’émission TX est pointé dans la direction +5,7° et le diagramme de réception de réception RX est pointé dans la direction 0°.
[0054] La figure 10 illustre par un lobe unique 6T le résultat du produit des diagrammes d’émission et de réception lorsque le diagramme d’émission TX est pointé dans la direction +5,7° et le diagramme de réception de réception RX est pointé dans la direction -5,7°. Dans ces trois produits illustrés par les figures 8, 9 et 10 des lobes résiduels s’ajoutent au lobe principal 51 ’, 61 ’, 62’, de niveau plus faible. La suite de la description montrera comment ces lobes résiduels peuvent être filtrés.
[0055] Chaque configuration de pointage d’émission TX intermédiaire entre la direction 0° et la direction correspondant à la limite du domaine d’ambiguïté TX permet de la même façon de générer trois faisceaux principaux par multiplication des diagrammes de réseau TX et RX, avec des lobes résiduels plus ou moins importants selon la combinaison de pointage TX par rapport à RX. Dans le présent exemple, on génère trois faisceaux à partir des trois faisceaux d’émission ambigus, on peut bien sûr générer un nombre différent de faisceaux selon le nombre NambTx de faisceaux ambigus compris dans l’ouverture d’antenne.
[0056] Ces principes peuvent être appliqués à une antenne réseau à deux dimensions, comprenant plusieurs lignes d’émission et plusieurs lignes de réception.
[0057] La figure 11 présente un exemple d’une telle antenne réseau à deux dimensions, comprenant : deux lignes d’émission 111 comprenant chacune 12 antennes élémentaires et ; quatre lignes de réception 112 comprenant chacune 8 antennes élémentaires.
En particulier, dans une application de type EVS, on peut utiliser de réseaux antennaires ambigus à fois en azimut et en élévation, et appliquer les mêmes méthodes selon les deux plans, ce qui diminue d’autant plus le nombre de faisceaux à former à l’émission.
[0058] Afin de réduire les lobes d’ambiguïté résiduels obtenus par formation de faisceau d’émission TX et par formation de faisceau de réception RX, le radar selon l’invention utilise un traitement Doppler, par exemple en intégrant les signaux reçus de récurrence à récurrence par transformée de Fourier numérique selon les méthodes connues de l’homme du métier.
[0059] En effet, sur un porteur en mouvement à la vitesse Vp, les fréquences Fd Doppler correspondant aux échos fixes sont différentes selon les directions d’arrivée vis-à-vis de la route du porteur, selon la relation : Fd =
Figure imgf000017_0001
0, où © est l’angle entre la direction de déplacement du porteur et la direction d’arrivée des échos fixes.
[0060] La variation de la fréquence doppler en fonction de l’angle © est donnée par :
— = -y-sin0 = y— 0 pour les petits angles, ou 0 est exprime en radians
[0061] Selon l’invention, cette propriété est mise à profit pour réduire les lobes ambigus résiduels grâce à un filtrage Doppler. En particulier, pour un radar fonctionnant en ondes millimétriques, les fréquences Doppler sont élevées et la séparation angulaire par le Doppler est possible, même pour des angles faibles.
[0062] Par exemple, en considérant un porteur se déplaçant à une vitesse Vp égale à 60 m/s et une longueur d’onde À de 3 cm, on obtient : - y = 40000 .
[0063] Une variation angulaire de 1 °, soit 17 mrd produit alors une variation de fréquence Doppler aux petits angles de l’ordre de 70 Hz.
[0064] Ainsi dans une configuration typique où le temps d’intégration doppler est de l’ordre de Ti = 50 ms, la résolution Doppler du radar est de : AFd = 1/Ti = 20 Hz, et deux échos séparés angulairement de 1 ° sont séparables.
[0065] L’élimination des résidus de lobes d’ambigüités est obtenue en sélectionnant comme signal utile la sortie du filtre Doppler correspondant à la direction du faisceau principal résultant du produit des diagrammes émission TX et réception RX. Cela nécessite la connaissance de la vitesse Vp du porteur et de l’axe de visée de l’antenne. La vitesse Vp du porteur peut être estimée par une centrale inertielle ou par le radar lui-même, par exemple selon les principes décrits dans la demande de brevet FR2004262. L’axe de visée de l’antenne est par ailleurs connu, le radar étant solidaire du porteur. Le domaine des signaux retenus comme utiles peut être étendu selon le besoin à quelques filtres autour de la direction du faisceau principal, selon les incertitudes des estimations.
[0066] Enfin, dans le cas d’un radar aéroporté assurant la fonction EVS utilisant un réseau ambigu en élévation, la réjection des résidus des lobes d’ambiguïté en élévation peut être encore renforcée grâce à la sélectivité en distance du radar, la pente de descente de l’avion a, typiquement 3°, l’altitude H et le tilt de l’antenne étant connus. Le tilt de l’antenne étant l’orientation du faisceau d’antenne par rapport à l’horizontale, on en déduit dans ce contexte à quelle distance le faisceau doit toucher le sol, les distances non désirées correspondant à des angles non désirées. On peut alors filtrer ces angles, et donc les directions correspondantes.
[0067] L’altitude du porteur peut être estimée par exemple par l’altimètre de bord, ou par le radar lui-même en exploitant le retour des échos de sol selon les méthodes connues de l’homme du métier. La distance d’un point au sol correspond à un angle d’élévation ®ei par rapport à l’horizontale, où ®ei = arctan(D/H), D étant la distance estimée par le radar. Il est possible d’établir une estimation de Q ei par l’estimation de la distance du point visé et de l’altitude de l’avion. Selon la case distance traitée par le radar, on ne valide que les détections dont les mesures angulaires d’élévation sont voisines de l’estimation primaire de ®ei-
[0068] Les exemples précédents montrent qu’un radar selon l’invention, en exploitant avantageusement les ambiguïtés d’un réseau antennaire, peut couvrir un domaine angulaire donné A® avec un nombre d’états de commande de pointage d’antenne réduit à l’émission. Ainsi, pour une résolution angulaire donnée A®r, correspondant à la longueur du réseau antennaire L, telle que A©r= (À/NTX)-LTX , il faudrait avec un balayage angulaire conventionnel un nombre minimum de pointages d’antenne à l’émission Np=A®/A®r pour couvrir l’ensemble du domaine A©.
[0069] Pour un radar selon l’invention, ce nombre est réduit d’un facteur NambTx, correspondant au nombre de faisceaux ambigus à l’émission contenus dans l’ouverture A® de l’antenne élémentaire. En se référant à l’exemple de la figure 3 avec les ambiguïtés illustrées par la figure 4, NambTx = 3.
[0070] Par ailleurs, au moins deux directions angulaires sont observables simultanément en réception pour une même commande de pointage d’émission comme l’illustre par exemple les figure 6A et 6B avec les directions de pointage 61 , 62. Cela permet dans le cas d’un balayage électronique de diminuer le temps de rafraichissement, ce qui est de nature à compenser une partie des pertes dues au fait qu’il s’agit d’un réseau lacunaire. Dans le cas d’un traitement MIMO, cela permet également de diminuer le volume de calcul.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Radar à balayage électronique ambigu apte à couvrir un domaine angulaire donné, le radar à balayage électronique ambigu comprenant une antenne active comportant un réseau d’antennes élémentaires d’émission (31 , 111 ) et un réseau d’antennes élémentaires de réception (32, 112) de même ouverture angulaire (44), lesdits réseaux d’émission et de réception ayant le même plan de rayonnement, caractérisé en ce que : ledit réseau d’émission est ambigu avec un nombre un nombre NambTx de lobes ambigus (42, 42’) dans ladite ouverture angulaire desdites antennes élémentaires, NambTx étant supérieur ou égal à 2 ; ledit réseau de réception comporte au moins un lobe ambigu (43, 43’) dans ladite ouverture angulaire, lesdits réseaux d’émission et de réception étant agencés pour que le produit des diagrammes d’émission et de réception ne produise qu’un seul faisceau principal (51 , 51 ’) dans le domaine défini par ladite ouverture angulaire.
2. Radar selon la revendication précédente, configuré pour couvrir le domaine angulaire donné : en formant à l’émission des diagrammes d’antenne focalisés dans un domaine limité au domaine d’ambiguïté en émission, en formant simultanément plusieurs diagrammes de réception d’émission focalisés en réception dans les directions ambiguës d’émission (51 , 51 ’, 61 , 61 ’, 62, 62’).
3. Radar selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel :
- ledit réseau d’émission (31 , 111 ) comprend un nombre NTX d’antennes élémentaires (311 ) d’ouverture angulaire A0 (44), espacées régulièrement d’une distance LTx, produisant un diagramme angulaire ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à À / LTx, À étant la longueur d’onde dudit radar ; - ledit réseau de réception (32, 112) comprend un nombre NRX d’antennes élémentaires (321 ) d’ouverture angulaire A0 (44), espacées régulièrement d’une distance LRX, produisant un diagramme angulaire potentiellement ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à À / LRX. les périodes d’ambiguïté A / LTX et A / LRX respectivement des réseaux d’émission et de réception étant choisies différentes entre elles, et de façon à ce que pour un couple de directions de pointages d’émission et de réception quelconques, il n’y ait pas plus d’une coïncidence possible des directions ambiguës d’émission et de réception dans ledit domaine angulaire (44).
4. Radar selon la revendication 3, ledit radar étant configuré pour couvrir le domaine angulaire donné : en déplaçant par balayage électronique la direction principale du faisceau focalisé par l’ensemble des NTx antennes d’émission dans le domaine d’ambiguïté défini par sin©=A/ LTX ; pour chaque direction de pointage de l’émission, en réalisant par formation de faisceau par le calcul à partir des signaux recueillis sur les NRX antennes de réception, un ensemble de faisceaux focalisés selon la direction principale et chacune des directions ambiguës formées par le réseau d’émission.
5. Radar selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des lobes résiduels d’ambiguïté (64) sont rejetés par filtrage Doppler.
6. Radar selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des lobes résiduels d’ambiguïté (64) sont rejetés par sélectivité en distance.
7. Radar selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite antenne active est du type réseau actif à balayage électronique.
8. Radar selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite antenne active est du type à entrées et sorties multiples.
9. Procédé de balayage électronique d’un domaine angulaire donné utilisant un radar à balayage électronique ambigu apte à couvrir un domaine angulaire donné, le radar à balayage électronique ambigu comprenant une antenne active comportant un réseau d’antennes élémentaires d’émission (31 , 111 ) et un réseau d’antennes élémentaires de réception (32, 112) de même ouverture angulaire (44), lesdits réseaux d’émission et de réception ayant le même plan de rayonnement, dans lequel : ledit réseau d’émission est ambigu avec un nombre un nombre NambTx de lobes ambigus (42, 42’) dans ladite ouverture angulaire desdites antennes élémentaires, NambTx étant supérieur ou égal à 2 ; ledit réseau de réception comporte au moins un lobe ambigu (43, 43’) dans ladite ouverture angulaire, lesdits réseaux d’émission et de réception étant agencés pour que le produit des diagrammes d’émission et de réception ne produise qu’un seul faisceau principal (51 , 51 ’) dans le domaine défini par ladite ouverture angulaire ; dans lequel on couvre le domaine angulaire donné : en formant à l’émission des diagrammes d’antenne focalisés dans un domaine limité au domaine d’ambiguïté en émission, en formant simultanément plusieurs diagrammes de réception d’émission focalisés en réception dans les directions ambiguës d’émission (51 , 51 ’, 61 , 61 ’, 62, 62’).
10. Procédé de balayage selon la revendication précédente, dans lequel :
- ledit réseau d’émission (31 , 111 ) comprend un nombre NTx d’antennes élémentaires (311 ) d’ouverture angulaire A0 (44), espacées régulièrement d’une distance LTX, produisant un diagramme angulaire ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à À / LTx, À étant la longueur d’onde dudit radar ;
- ledit réseau de réception (32, 112) comprend un nombre NRX d’antennes élémentaires (321 ) d’ouverture angulaire A0 (44), espacées régulièrement d’une distance LRX, produisant un diagramme angulaire potentiellement ambigu de périodicité angulaire selon 0 telle que sin0 est égal à À / LRX ; - les périodes d’ambiguïté À / LTX et À / LRX respectivement des réseaux d’émission et de réception étant choisies différentes entre elles, et de façon à ce que pour un couple de directions de pointages d’émission et de réception quelconques, il n’y ait pas plus d’une coïncidence possible des directions ambiguës d’émission et de réception dans ledit domaine angulaire (44) ; et dans lequel on couvre domaine angulaire donné : en déplaçant par balayage électronique la direction principale du faisceau focalisé par l’ensemble des NTX antennes d’émission dans le domaine d’ambiguïté défini par sin©=À/ LTx ; pour chaque direction de pointage de l’émission, en réalisant par formation de faisceau par le calcul à partir des signaux recueillis sur les NRX antennes de réception, un ensemble de faisceaux focalisés selon la direction principale et chacune des directions ambiguës formées par le réseau d’émission.
11 . Procédé de balayage selon l’une quelconque des revendications 9 à 10, dans lequel des lobes résiduels d’ambiguïté (64) sont rejetés par filtrage Doppler.
12. Radar selon l’une quelconque des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce que des lobes résiduels d’ambiguïté (64) sont rejetés par sélectivité en distance.
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