ITU-R M 1372-1 FRENCH-2003 Efficient use of the radio spectrum by radar stations in the radiodetermination service《无线电定位业务中关于雷达站发射的无线电频谱的有效使用 问题ITU-R 35 8和ITU-R 216 8》.pdf

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1、 Rec. UIT-R M.1372-1 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1372-1*Utilisation efficace du spectre radiolectrique par les stations radar du service de radioreprage (Questions UIT-R 35/8 et UIT-R 216/8) (1998-2003) Rsum La prsente Recommandation contient quelques-unes des mthodes permettant damliorer la compatibil

2、it entre les systmes radar fonctionnant dans les bandes attribues au service de radioreprage. Elle traite de plusieurs techniques de suppression du brouillage aprs les oprations de dtection dans le rcepteur actuellement utilises par les radars de radionavigation, de radiolocalisation et de mtorologi

3、e ainsi que des compromis au niveau des performances des systmes (limitations) propres ces techniques. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que la portion de spectre radiolectrique attribue au service de radioreprage est limite; b) que le service de radioreprage remplit des fonct

4、ions essentielles; c) que les caractristiques de propagation et de dtection des cibles ncessaires ces fonctions sont optimales dans certaines bandes de frquences; d) que la largeur de bande des missions ncessaire aux stations radar du service de radioreprage est plus grande que celle des stations de

5、 nombreux autres services; e) que les stations radar du service de radioreprage peuvent utiliser rationnellement le spectre radiolectrique si lon rduit les rayonnements non dsirs de lmetteur et si lon a recours des techniques de suppression du brouillage; f) que les mthodes de rduction des rayonneme

6、nts non dsirs des stations radar fonctionnant dans les bandes des 3 GHz et des 5 GHz sont traites dans la Recommandation UIT-R M.1314; g) que, en raison du faible coefficient dutilisation propre aux systmes radar, il est possible de recourir des techniques de suppression du brouillage pour permettre

7、 des stations radar voisines, dutiliser la mme frquence, recommande 1 denvisager lemploi, par les stations radar, de techniques de suppression du brouillage du mme type que celles contenues dans lAnnexe 1, entre autres techniques, pour amliorer lutilisation efficace du spectre radiolectrique par le

8、service de radioreprage. *Cette Recommandation doit tre porte lattention de lOrganisation maritime internationale (OMI), de lOrganisation de laviation civile internationale (OACI), du Comit international radiomaritime (CIRM) et de lOrganisation mtorologique mondiale (OMM). 2 Rec. UIT-R M.1372-1 Anne

9、xe 1 Techniques de suppression du brouillage 1 Introduction A mesure que la demande de frquences dans les bandes attribues au service de radioreprage augmente, les nouveaux systmes radar devront utiliser le spectre radiolectrique de manire plus efficace et plus rationnelle. Dans les zones trs frquen

10、tes du globe, les systmes de radioreprage devront pouvoir fonctionner en prsence dune forte densit dimpulsions; cest pourquoi de nombreux systmes radar pourront tre exposs au brouillage par impulsions. Lintgration de circuits ou de logiciels de suppression du brouillage dans les nouveaux systmes rad

11、ar doit permettre datteindre les performances requises en prsence du brouillage par impulsions prvisible. Les techniques de suppression du brouillage sont gnralement classes en trois catgories, selon quelles sappliquent lmetteur, lantenne ou au rcepteur. La premire de ces techniques, la plus utilise

12、, existe en trois variantes: prdtection, dtection et postdtection. Il y aura lieu dexaminer brivement ci-dessous plusieurs techniques de suppression du brouillage actuellement utilises par les radars de radionavigation, de radiolocalisation et de mtorologie. Les compromis au niveau des performances

13、du systme (limitations) sont aussi traits pour nombre de ces techniques. 2 Suppression de balayage de faisceaux dantenne Les interactions entre deux radars de type diffrent supposent presque toujours un dfaut de synchronisme entre le balayage des deux faisceaux dantenne. En consquence, les situation

14、s qui posent normalement des problmes sont les suivantes: couplage des lobes latraux/arrire dun des radars aux lobes latraux/arrire de lautre radar; couplage du lobe principal dun des radars aux lobes latraux/arrire de lautre radar; couplage des lobes latraux/arrire dun des radars au lobe principal

15、de lautre radar. Les niveaux dans les lobes latraux et arrire de lantenne sont gnralement dtermins par le type dantenne radar (rflecteur, antenne-rseau fentes ou commande de phase rpartie, par exemple). Les antennes de type rflecteur ont gnralement des niveaux moyens de 10 dBi dans les lobes arrire.

16、 En consquence, le niveau de couplage entre lobes arrire est gnralement infrieur de 70 80 dB au niveau de couplage entre lobes principaux. Les antennes-rseaux fentes et commande de phase rpartie peuvent atteindre des niveaux denviron 30 40 dBi dans les lobes arrire, ce qui se traduira par des niveau

17、x de couplage entre lobes arrire gnralement infrieurs de 90 120 dB aux niveaux de couplage entre lobes principaux. La puissance de couplage entre deux radars (radar 1 et radar 2) est proportionnelle la somme du gain dantenne du radar 1 dans la direction du radar 2 et du gain dantenne du radar 2 dans

18、 la direction du radar 1. On appelle gnralement gain dantenne mutuel la somme des deux gains dantenne (G1(dBi) + G2(dBi). A mesure que les deux antennes pivotent, le gain mutuel fluctue rapidement dans des proportions importantes. Les antennes des deux radars tournant sur elles-mmes de faon asynchro

19、ne - sans aucune relation rationnelle entre leurs vitesses de rotation respectives - tout point du diagramme dantenne de lun quelconque des radars se trouvant dans la Rec. UIT-R M.1372-1 3 direction de lautre radar passe progressivement par chaque point du diagramme de rayonnement de lautre radar. A

20、 la longue, le lobe principal de chaque antenne sera point en mme temps vers lautre radar, leur niveau de crte. Toutefois, ce phnomne ne se produira que trs rarement et pendant un court instant. La plupart du temps, lillumination de chaque radar par le faisceau principal de lautre radar se produira

21、au niveau le moins lev dans les lobes latraux. Cela est particulirement vrai en cas dinteractions de radars 3 dimensions, qui utilisent des faisceaux ponctuels exploration en site et en azimut, avec des radars 2 dimensions, qui utilisent presque invariablement la seule exploration en azimut. En cons

22、quence, les faisceaux ponctuels des radars 3 dimensions passent en principe une grande partie du temps explorer les rgions situes au-dessus de lhorizon, dans lesquelles ils ne peuvent pas tre coupls efficacement aux radars de radionavigation bass au sol. En outre, certains radars 3 dimensions utilis

23、ent souvent une commande dorientation et un mode dexploration lectroniques utilisant dlibrment des diagrammes pseudo-alatoires ou quasi alatoires du fait quil sadaptent lenvironnement prvu. En pareils cas, le lobe principal des radars 3 dimensions revient dans laxe des radars 2 dimensions intervalle

24、s irrguliers seulement et non pas priodiquement. En raison de ltroitesse des lobes principaux de tous les radars, la fraction de temps pendant laquelle les lobes principaux se trouvent dans le mme axe est extrmement petite. La Fig. 1 reprsente un diagramme temporel de gain mutuel entre deux antennes

25、 radars rseau dlments plan dont les deux faisceaux de balayage sont orients en direction de lhorizon. La Fig. 2 reprsente le diagramme temporel de gain mutuel entre deux antennes radars rseau dlments plan dont lun des faisceaux de balayage est orient 45 par rapport lhorizon. La Fig. 3 reprsente une

26、distribution du gain dantenne mutuel pour deux antennes radar avec rflecteur prsentant des valeurs de gain de 27 dBi au-dessus de lhorizon. Il ressort de la figure que le gain dantenne mutuel est suprieur 0 dBi pendant seulement 3% du temps et infrieur 19 dBi pendant 50% du temps. La Fig. 3 reprsent

27、e galement les courbes du gain dantenne mutuel pour deux antennes rseau dlments plan ayant lune et lautre leur lobe principal orient en direction de lhorizon, dune part, et dont une seulement a son lobe principal orient 45 au-dessus de lhorizon, dautre part. 1372-015040302010010203040500 5 10 15 20

28、25FIGURE 1Exemple de diagramme de gain mutuel dantennes radar de radiolocalisation et de radionavigation rseau dlments plan, avec faisceau de radiolocalisation orient en direction de lhorizon(pour 7 balayages de lantenne radar de radiolocalisation)Temps (s)Gaindantennemutuel(dBi)4 Rec. UIT-R M.1372-

29、1 1372-025040302010010203040500 5 10 15 20 25FIGURE 2Exemple de diagramme de gain mutuel dantennes radar de radiolocalisation et de radionavigation rseau dlments plan, avec faisceau de radiolocalisation formant un angle de site de 45au-dessus de lhorizon (pour 7 balayages de lantenne radar de radiol

30、ocalisation)Temps (s)Gaindantennemutuel(dBi)1372-035040302010010203040506060FIGURE 3Pourcentage de temps dpassGaindantennemutuel(dBi)0.01 100.1 0.5 1 2 5 30 50 70 90 95 98 99 99.5 99.9 99.99Deux antennes rflecteurDeux antennes rseau dlments plan, les deux lobes principauxtant orients en direction de

31、 lhorizonDeux antennes rseau dlments plan, le lobe principal delune des deux formant un angle dlvation de 45Rec. UIT-R M.1372-1 5 3 Intgrateurs La sommation des impulsions chos provenant dune cible est appele intgration. Deux raisons expliquent lutilisation des intgrateurs: renforcer la visualisatio

32、n des chos des cibles utiles sur les crans radars PPI (indicateur panoramique), supprimer le brouillage par impulsions asynchrone. Lintgrateur vido radar fonctionne sur le principe suivant lequel les chos radar dune cible ponctuelle sont constitus dune srie dimpulsions produites mesure que le faisce

33、au du radar balaie la cible et qui correspondent tous la mme case distance en priodes successives (en synchronisme avec les impulsions mises par le radar). Cette srie dimpulsions synchrones provenant de la cible permet dintgrer les impulsions chos et de renforcer les signaux faibles. Lintgrateur sup

34、prime galement le brouillage par impulsions asynchrone (impulsions qui ne sont pas synchrones avec celles mises par le radar) tant donn que les impulsions brouilleuses ne seront pas spares temporellement de la priode du radar et ne correspondent donc pas la mme case distance en priodes successives.

35、Pour cette raison, le brouillage asynchrone ne se cumule pas et peut tre supprim. Deux types dintgrateurs sont essentiellement utiliss dans les systmes radar. Le type le plus rpandu est lintgrateur contre-raction reprsent la Fig. 4. Dans certains radars de radionavigation, lintgrateur binaire de la

36、Fig. 5 a galement t utilis. La Fig. 6 montre le signal de sortie simul pour un cho utile (dure dimpulsion = 0,6 s, frquence de rptition des impulsions (FRI) = 1 000) sans intgration pour un rapport signal/bruit, S/N, de 15 dB. La Fig. 7 montre le signal de sortie simul du radar sans intgration en pr

37、sence du signal utile et de trois sources de brouillage (brouilleur 1: dure dimpulsion = 1,0 s, FRI = 1 177; brouilleur 2: dure dimpulsion = 0,8 s, FRI = 900; brouilleur 3: dure dimpulsion = 2,0 s, FRI = 280) avec des rapports brouillage/bruit, I/N, respectifs de 10, 15 et 20 dB. 1372-04RetardTD= 1/

38、FRILimiteurdentreLimiteurde sortieFIGURE 4Schma fonctionnel de lintgrateur contre-ractionKeineout6 Rec. UIT-R M.1372-1 1372-05Compteurbinaireou PROMComparateurde seuilsConvertisseurN/ARegistre dcalage(porte dedistance)Horloge0 et 1 binairesFIGURE 5Schma fonctionnel de lintgrateur binaireeineout1372-

39、068765432100 5 10 15 20 25 30 35 40 45 505 ms/cm1 V/cmFIGURE 6Signal de sortie simul du radar sans intgrateur en fonction deS/N = 15 dBRec. UIT-R M.1372-1 7 1372-070 5 10 15 20 25 30 35 40 45 508765432105 ms/cm1 V/cmS/N utile = 15 dBI/N du brouilleur 1 = 10 dBI/N du brouilleur 2 = 15 dBI/N du brouil

40、leur 3 = 20 dBFIGURE 7Signal de sortie simul du radar sans intgrateur en prsence de brouillage3.1 Intgrateur contre-raction Lintgrateur contre-raction reprsent la Fig. 4 est constitu dun limiteur dentre, dun sommateur et dune boucle de contre-raction avec un limiteur de sortie et une temporisation c

41、orrespondant lintervalle entre les impulsions de lmetteur (1/FRI) des radars trains dimpulsions fixes. Le gain total, K, de la boucle de contre-raction est infrieur lunit pour empcher linstabilit. Le limiteur dentre agit comme un circuit dcrtage vido afin de fournir des impulsions dentre niveau cons

42、tant lintgrateur contre-raction; cest un lment des circuits de lintgrateur ncessaire pour supprimer le brouillage par impulsions asynchrone. Le limiteur dentre, dont le seuil est gnralement rglable, contrle les proprits de transfert de lintgrateur. La Fig. 8 montre le signal de sortie du radar pour

43、les mmes conditions de brouillage que celles de la Fig. 7, avec intgration de la contre-raction pour un seuil fix 0,34 V du limiteur dentre. Le brouillage asynchrone a t supprim par lintgrateur contre-raction. 8 Rec. UIT-R M.1372-1 1372-080 5 10 15 20 25 30 35 40 45 508765432105 ms/cm1 V/cmS/N utile

44、 = 15 dBI/N du brouilleur 1 = 10 dBI/N du brouilleur 2 = 15 dBI/N du brouilleur 3 = 20 dBFIGURE 8Signal de sortie simul du radar avec intgrateur contre-ractionen prsence du brouillage 3.2 Intgrateur binaire Lintgrateur binaire reprsent la Fig. 5 est constitu dun dtecteur de seuil ou dun comparateur,

45、 dun compteur binaire ou dune logique (circuit daddition/de soustraction) mmoire PROM, dune mmoire avec registre dcalage multibits et dun convertisseur numrique-analogique (N/A). Chaque priode entre impulsions est divise en cases distance. Chaque fois que limpulsion cho de la cible, le bruit et/ou l

46、e brouillage dpassent le seuil du comparateur, le compteur binaire ou la logique PROM est incrment. Pour cette simulation, on a utilis une logique PROM avec incrmentation des tats non linaire (1, 2, 4, 8, 16, 31). Si les impulsions successives du train dchos se situent toujours au-dessus du seuil du

47、 comparateur dans la case distance donne, la PROM est chaque fois incrmente ltat immdiatement suprieur jusqu atteindre 31, le niveau maximal de lintgrateur. Si, au cours dune priode FRI, le signal ne dpasse pas le seuil du comparateur, la logique PROM est dcrmente ltat immdiatement infrieur, jusqu atteindre le niveau zro. La soustraction donne la dcroissance voulue du signal du train dimpulsions chos lorsque le faisceau nest plus sur la cible, ce qui permet de supprimer les signaux brouilleurs asynchrones. Lamplitude de