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Est A
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Mul
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208,332 M
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200 ns
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140 ns
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60 ns
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Disease
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Bruit
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Molecule
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522827A1
Family ID 1953381
Probable Assignee Raytheon Co
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title EMETTEUR-RECEPTEUR FONCTIONNANT DANS LA BANDE DE 94 GHZ,
NOTAMMENT POUR RADAR DOPPLER
Abstract
_________________________________________________________________
CET EMETTEUR-RECEPTEUR A SEMI-CONDUCTEUR FONCTIONNANT DANS LA BANDE DE
94GHZ COMPREND UN OSCILLATEUR 13 PULSE ET VERROUILLE PAR INJECTION
POUR L'EMISSION D'IMPULSIONS D'INTERROGATION ET UN PREMIER OSCILLATEUR
LOCAL 19 POUR L'HETERODYNAGE AVEC LES SIGNAUX RECUS POUR PRODUIRE UN
SIGNAL DE FREQUENCE INTERMEDIAIRE.
LES DEUX OSCILLATEURS SONT VERROUILLES EN PHASE A UN OSCILLATEUR
PILOTE 17 FONCTIONNANT A UNE FREQUENCE EN DESSOUS DE 94GHZ.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne d'une facon generale les emetteurs et
recepteurs d'impulsions pour les signaux a haute frequence et plus
particulierement les appareils uti- lises a des frequences superieures
a 90 G Hz.
En l'espace de quelques annees des ameliorations dans les composants
semi conducteurs ont rendu possibles l'exploitation de la fenetre a 94
G Hz dans le spectre des hautes frequences Ainsi, des efforts
intensifs ont ete recemment entrepris pour developper des systemes
radar fonc- tionnant a 94 G Hz pour un usage o l'encombrement est un
pro- bleme essentiel, comme dans des projectiles ou des munitions
sous-marines guides Dans une telle application, des elements
relativement petits et legers comme des antennes et des li- gnes
peuvent etre utilises pour realiser des possibilites de mesure
angulaire qui sont voisines de la capacite des sys- temes optiques
Malheureusement, cependant, le developpement d'un radar actif pour un
usage a 94 G Hz a ete empeche par le manque de commutateurs emission
reception adequats Un tel manque, a son tour, a conduit jusqu'a
present a la necessite d'avoir des antennes separees pour l'emetteur
et le recepteur.
Une telle necessite est, evidemment,extrenu Teit gman- te quand le
systeme doit etre utilise dans un missile guide.
En outre, comme il est bien connu dans la technique, si un radar
Doppler a impulsions est souhaite, le premier oscilla- teur local dans
le recepteur doit etre concu pour maintenir un decalage de frequence
connu a partir de la frequence de chaque impulsion transmise C'est a
dire que la coherence entre les signaux recus et emis doit etre
maintenue pour permettre aux decalages Doppler d'etre determines.
Compte tenu de ce qui precede le but principal de l'invention est de
fournir un radar actif destine a etre utilise a 94 G Hz, avec une
antenne unique pour l'emission et la reception.
Un autre but de l'invention est de maintenir la coherence entre les
signaux emis et recus dans un radar
Doppler a impulsions fonctionnant a 94 G Hz.
Ces buts et d'autres encore sont atteints dans un radar a impulsions
actif avec une antenne unique pour l'emis- sion et la reception ce
radar comprenant un oscillateur pi- lote commandant un premier
oscillateur local dans le recep- teur d'un tel radar et un oscillateur
pulse verrouille par injection dans l'emetteur La coherence
indispensable du premier oscillateur local et de l'oscillateur pulse
verroutlle par injection est maintenue en incorporant chaque oscilla-
teur dans une boucle de verrouillage de phase de telle sorte que la
frequence de chacun soit commandee par l'oscillateur pilote.
D'autres caracteristiques de l'invention apparat- tront au cours de la
description qui va suivre, donne uni- quement a titre d'exemple et
faite en reference au dessin annexe sur lequel la Figure unique
represente schematique- ment un mode de realisation prefere des
elements essentiels d'un radar a impulsions suivant l'invention.
Un oscillateur a l'etat solide existant fonction- nant a 94 G Hz ne
possede pas le necessaire degre de coheren- ce pour etre utilise dans
un radar Doppler a impulsions.
Ainsi, dans une telle application, une forme d'onde Doppler
d'impulsions coherente est normalement generee en verrouil- lant par
injection un oscillateur IMPATT (pour Impact Avalan- che Transit Time
temps de transit d'avalanche d'impact) a un signal d'onde entretenue
(CW) coherente Malheureuse- ment, cependant, seuls des oscillateurs
IMPATT a etage unique sont disponibles pour fonctionner a 94 G Hz
Toutefois, afin de realiser une puissance elevee a la sortie d'un tel
dispo- sitif (oscillateur IMPATT 11 verrouille par injection repre-
sente a la FIGURE), la puissance de sortie d'un oscillateur IMPATT 13
doit etre de l'ordre de 15 a 20 d B en dessous de la puissance de
crete de l'oscillateur IMPATT 11 verrouil- le par injection
Malheureusement encore, il n'y a pas de dispositif connu fonctionnant
a 94 G Hz qui soit aussi effi- cace pour isoler un recepteur de
l'emetteur que des commu- tateurs " Emetteur Recepteur " classiques
fonctionnant a une frequence plus basse Afin d'isoler le recepteur
d'im- pulsions 15 represente a la FIGUO de puissance de sortie
relativement elevee de l'oscillateur 13, celui-ci est bloque pendant
presque la duree entiere de chaque periode de " reception ".
Comme les diodes IMPATT sont tres sensibles aux changements de
temperature, chaque boucle verrouillee en phase (PLL commandant
l'oscillateur 13 doit, pour eviter des change- ments inacceptables
dans la frequence, compenser chaque changement cyclique de temperature
qui se produit chaque fois qu'un tel oscillateur est " bloque ou
debloque " Quand la frequence de repetition d'impulsions (PRF) d'un
systeme est elevee (par exemple 25 k Hz), la boucle doit permettre le
reverrouillage coherent de l'oscillateur 13 a une telle frequence de
repetition.
Un oscillateur pilote 17 commande les frequences d'un oscillateur a
effet GUNN 19, qui genere ici le premier signal d'oscillateur local
pour le recepteur a mono-impul- sions 15, et de l'oscillateur 13 Ce
dernier est ici un os- cillateur commande par un cristal fonctionnant
a une fre- quence, fo, de 104,166 M Hz L'oscillateur pilote 17 fournit
des signaux de reference a deux detecteurs de phase 21, 23, ainsi
qu'une entree d'un multiplicateur de frequence 25 qui engendre un
signal a la frequence Nfo (ici N = 60) situe dans la bande H X ".
Les detecteurs de phase sont destines a produire un signal de
correction qui, quand il est applique a un oscillateur (ici
l'oscillateur a effet GUNN 19 ou l'oscil- lateur 13), verrouille (a la
frequence convenable) chaque oscillateur a l'oscillateur pilote 17
pour produire un signal de frequence intermediaire desire pendant la
recep- tion Le signal de sortie d'un tel multiplicateur, qui est ici a
une frequence de 6,250 G Hz, est dirige vers un divi- seur de
puissance 27 o il est divise en deux et applique en tant que signal de
reference (oscillateur local) a deux melangeurs d'harmoniques
classiques 29, 31 o le 15 ieme harmonique (93,750 G Hz) est comparee
avec la deuxieme en- tree Le signal de la deuxieme entree du melangeur
d'harmo- niques 29, qui est ici a une frequence de (Nlfo + fo), est
obtenu a partir de l'oscillateur 19 (qui est commande par une tension)
par l'intermediaire d'un coupleur direc- tif 33 (dans ce cas M = 15)
Le melangeur d'harmoniques 29 sert a abaisser la frequence du signal
d'entree (N Mfo + fo) et a fournir un signal de sortie a la frequence
fo qui est applique au detecteur de phase 21 en tant que deu- xieme
signal d'entree Le signal d'erreur de sortie du de- tecteur de phase
21 est applique a l'oscillateur 19 en tant que signal d'entree de
commande de frequence et sert a fermer une boucle verrouillee en phase
(non representee) qui est destinee a diminuer le bruit de phase
interne de l'oscillateur 19.
Le deuxieme signal d'entree du melangeur d'harmo- niques 31 est a une
frequence de (N Mfo fo) et est obte- nu a partir de l'oscillateur 13
par l'intermediaire d'un coupleur directif 35 Le melangeur
d'harmoniques 31 sert a abaisser la frequence du signal d'entree (N
Mfo fo) et a fournir un signal de sortie a la frequence fo qui est
appliquee au detecteur de phase 23 Le signal d'erreur de sortie de ce
dernier est applique, par l'intermediaire d'une porte 37, a
l'oscillateur 13, en tant que signal de commande de frequence La
boucle verrouillee en phase (non representee) qui vient d'etre decrite
est destinee a commander la frequence de l'oscillateur 13 et diminuer
le bruit de phase interne de ce dernier, Les boucles verrouil- lees en
phase permettent aussi de maintenir un ecart de frequences fixe de 2
fo ou 208,332 M Hz entre l'oscillateur 19 et l'oscillateur 13 Comme
mentionne brievement ci-des- sus, afin d'obtenir la puissance de crete
necessaire de sor- tie de l'oscillateur 11 verrouille par injection,
la puissan- ce de sortie de l'oscillateur 13 doit etre de l'ordre de
mw Pour empecher pendant la reception l'alimentation du recepteur 15
par un signal d'un tel niveau (par l'inter- mediaire d'un circulateur
36), l'oscillateur 13 est bloque immediatement apres chaque impulsion
emise a partir de l'os- cillateur il verrouille par injection Avant la
transmission de l'impulsion suivante, un circuit de commande 39
debloque la porte 37, ce qui debloque l'oscillateur 13 (approximati-
vement 200 ns avant que l'impulsion soit transmise) de sorte que cet
oscillateur est verrouille en phase avec l'oscilla- teur pilote 17
avant que la prochaine impulsion a emettre soit generee Le circuit de
commande 39 active aussi le modulateur 41 approximativement 140 ns
apres que la porte 37 soit debloquee, produisant ainsi l'impulsion a
emettre a partir de l'oscillateur il verrouille par injection qui est
verrouille en phase sur le signal de sortie en prove- nance de
l'oscillateur 13 pendant les dernieres 60 ns d'un tel signal de sortie
L'impulsion emise est dirigee (par l'intermediaire d'un circulateur
36) vers une antenne 38.
Dans le recepteur mono-impulsions 15, la frequence des signaux d'echo
radar est abaissee vers une premiere frequence interindiaire de
208,332 Miz (2 fo) et les signaux sont alors demodules en quadrature
pour former les signaux de bande de base I et Q qui sont numerises
dans un convertis- seur analogique numerique 43 pour former des portes
de plages contig U Les donnees ordonnees sont alors converties par
lepxrocesseur 45 d'une facon classique.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Emetteur-recepteur d'impulsions destine a fonc- tionner dans la
bande de 94 G Hz avec un decalage de la fre- quence predetermine entre
la frequence de chaque impulsion emise et la frequence de
l'oscillateur local, caracterise en ce qu'il comprend un oscillateur
commande par un cristal (17) destine a engendrer un signal pilote a
une frequence fo/2 inferieure a la bande de 94 G Hz Un multiplicateur
de frequence (25) relie a l'oscillateur pilote (17) pour mul- tiplier
le signal pilote par un facteur N afin d'engendrer un signal fixe
situe dans la bande " X ", un oscillateur local (19) accorde par une
tension et fonctionnant a une frequence nominale de (NM + 1) fo, o M
est un multiple egal a 94/N, un oscillateur du type IMPATT (11)
fonction- nant a une frequence nominale (NM 1) fo; un premier me-
langeur (29) sensible a une premiere partie du signal fixe provenant
du multiplicateur de frequence (25) et a une pre- miere partie du
signal provenant de l'oscillateur local (19) accorde par une tension
pour engendrer un premier signal de commande dont la frequence
nominale est fo, un premier detecteur de phase (21) sensible au signal
pilote et au premier signal de commande pour produire un signal de
correction de l'oscillateur local (19) accorde par une tension pour en
ajouter exactement la frequence a (NM + 1) fo, un second melangeur
d'harmoniques (31) sensible a une seconde partie du signal fixe
provenant du multiplicateur de frequence (25) et a une premiere partie
du signal prove- nant de l'oscillateur IMPATT (11) pour produire un
second signal de commande a la frequence nominale fo; un second
detecteur de phase (23) sensible au signal pilote et au second signal
de commande pour produire un signal de cor- rection pour l'oscillateur
Ib PATT (11) afin d'en ajuster la frequence exactement a (NM 1) fo et
un oscillateur de puissance (13) verrouille par injection a une
seconde partie du signal de l'oscillateur IMPATT (11) pour engen- drer
le signal a emettre.
2 Emetteur-recepteur suivant la rev 1 caracte- rise en ce qu'il
comprend egalement une porte (37) connec- tee entre le second
detecteur de phase (23) et l'oscilla- teur IMPATT (11) pour activer
periodiquement celui-ci, un modulateur (41) pour activer
periodiquement l'oscillateur de puissance (13) et un dispositif de
commande (39) pour debloquer de facon synchrone ladite porte (37) et
le modu- lateur (41) afin d'engendrer des impulsions d'energie a haute
frequence dans l'oscillateur de puissance (13) a une frequence de (NM
1) fo.
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