ITU-R RAPPORT M 2032 FRENCH-2003 Tests illustrating the compatibility between maritime radionavigation radars and emissions from radiolocation radars in the band 2 900-3 100 MHz《试验.pdf

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1、 Rap. UIT-R M.2032 1 RAPPORT UIT-R M.2032*Essais illustrant la compatibilit entre les radars de radionavigation maritime et les missions de radars de radiolocalisation dans la bande 2 900-3 100 MHz (2003) 1 Introduction Des essais ont t raliss pour valuer lincidence dmissions types de radars de radi

2、olocalisation ayant une attribution titre secondaire dans la bande 2 900-3 100 MHz sur le fonctionnement de deux radars de radionavigation maritime types ayant une attribution titre primaire dans cette bande. Les radars de radionavigation maritime utiliss pour ces essais sont identifis par les lettr

3、es A et B1dans le prsent Rapport. Les essais ont t effectus en deux temps. On a commenc par simuler des missions de radiolocalisation grce des gnrateurs de signaux utilisant des impulsions sans modulation intra-impulsions, peu prs reprsentatives des missions de radars de radiolocalisation de type P0

4、N dcrites dans la Recommandation UIT-R M.1460 Caractristiques techniques et dexploitation et critres de protection des radars mtorologiques et de radioreprage fonctionnant dans la bande des frquences 2 900-3 100 MHz. Ensuite, on a fait des essais avec des missions de type P0N dont la largeur dimpuls

5、ion et le coefficient dutilisation taient plus grands que ceux gnralement utiliss pour les radars identifis dans la Recommandation UIT-R M.1460. Des reconstitutions analogiques dmissions enregistres numriquement et provenant dun radar de radiolocalisation frquences chelonnes, dont les caractristique

6、s et les paramtres de fonctionnement sont similaires ceux du radar 2 dcrit dans la Recommandation UIT-R M.1460, ont par ailleurs servi de stimuli brouilleurs pour lun des radars maritimes. La conduite de ces deux phases dessais et les rsultats obtenus sont dcrits dans le prsent Rapport. 2 Objectifs

7、Les objectifs des essais taient les suivants: quantifier la mesure dans laquelle un traitement dlimination des brouillages de radars de radionavigation maritime types permet de diminuer les impulsions P0N asynchrones brouilleuses dues aux missions des radars de radiolocalisation, en fonction de leur

8、 coefficient dutilisation, de la largeur de leurs impulsions et de leur niveau de puissance; *Le prsent Rapport est utiliser conjointement avec un document de la Runion de prparation la Confrence relatif au point 1.17 de lordre du jour de la CMR-03. 1Ces essais portent sur des radars de radionavigat

9、ion maritime impulsions dont les valeurs types de largeur dimpulsion, de frquence de rptition des impulsions (FRI), de largeur de bande, de facteur de bruit et douverture de faisceau dantenne sont conformes celles identifies dans la Recommandation UIT-R M.1313. On applique gnralement ces radars les

10、techniques de rduction/les mthodes de traitement des brouillages identifies dans la Recommandation UIT-R M.1372 afin quils puissent fonctionner en prsence dautres radars de radionavigation ou de radiolocalisation. Les techniques de rduction des brouillages de ce type sont relativement peu onreuses m

11、ettre en oeuvre maintenant quil existe des circuits puissants de traitement numrique du signal faible cot et frquemment utiliss pour dautres fonctions des radars de navigation. Des radars de radionavigation maritime plus anciens et moins sophistiqus risquent de prsenter des capacits de suppression d

12、es brouillages infrieures celles quoffrent gnralement les radars de lOrganisation maritime internationale (OMI) identifis dans la Recommandation UIT-R M.1313 Caractristiques techniques des radars du service de radionavigation maritime. 2 Rap. UIT-R M.2032 quantifier la mesure dans laquelle un traite

13、ment dlimination des brouillages de radars de radionavigation maritime types permet de diminuer les ondes brouilleuses dun radar de radiolocalisation frquences chelonnes; observer et quantifier la mesure dans laquelle des techniques dlimination des brouillages de radars de radionavigation maritime t

14、ypes permettent de rduire le nombre de fausses cibles, quelles apparaissent sous forme de raies radiales (de type stroboscopique) ou des granularits ponctuelles (“speckle“); observer et quantifier lincidence, en termes de rduction des brouillages, de lapplication des techniques de modulation du diag

15、ramme dantenne aux missions dun radar de radio-localisation. 3 Radars utiliss pour les essais Le radar A est un systme ancien alors que le radar B est rcent (il date de 2000). Les valeurs nominales de leurs principaux paramtres sont tires de documents rglementaires dhomologation, de brochures commer

16、ciales ou de manuels techniques. Elles figurent dans les Tableaux 1 et 2. TABLEAU 1 Paramtres dmission et de rception du radar A Dautres grandeurs intressantes sont le temps sur cible du faisceau principal de lantenne ainsi que le nombre correspondant dimpulsions sur cible durant le temps dilluminat

17、ion dudit faisceau (voir le Tableau 3). Pour chaque frquence de rptition des impulsions, ils sont dduits des paramtres figurant dans les Tableaux 1 et 2. Les techniciens ont procd un rglage des radars avant les essais, afin de garantir une qualit de fonctionnement optimale. Paramtres Radar A (radar

18、le plus ancien) Frquence (MHz) 3 050 30 Puissance des impulsions (kW) 60 Porte (milles marins) 0,25-3 6-12 24-64 Largeur dimpulsion (s) 0,06 0,50 1,0 FRI (Hz) 3 600 1 800 900 Largeur de bande FI (MHz) 22 4 4 Affaiblissement de la rponse parasite (dB) 40 Facteur de bruit du systme (dB) 10 Largeur de

19、bande RF (MHz) 100 Vitesse de balayage de lantenne (tours/min) 33 Temps de balayage de lantenne (s) 1,8 Ouverture du faisceau dantenne dans le plan horizontal (degrs) 1,25 Polarisation Horizontale Rap. UIT-R M.2032 3 TABLEAU 2 Paramtres dmission et de rception du radar B TABLEAU 3 Paramtres dduits d

20、es radars de navigation maritime tests 3.1 Caractristiques communes aux radars Les deux radars maritimes sont pratiquement identiques. Ils sont tous deux dots dun metteur magntron, peuvent transmettre des impulsions dont la largeur varie entre 0,06 (ou 0,08) s et 1.0 (ou 1,2) s. Ils utilisent un cer

21、tain nombre de largeurs de bandes FI dont chacune correspond une largeur dimpulsion diffrente. Leur porte peut varier entre une fraction de mille marin et une distance comprise entre 64 et 96 milles marins (soit entre 118 et 178 km environ). Leur frquence nominale dexploitation est de 3 050 MHz. Leu

22、r temps de balayage dantenne est proche de 2 s et leur ouverture de faisceau dans le plan horizontal est comprise entre 1 et 2. Ils ne disposent pas, ni de la fonction dindication de cible en mouvement, ni daucun autre type de traitement fond sur leffet Doppler. Ils sont tous deux dots dune fonction

23、 dlimination des brouillages causs par des impulsions asynchrones. Les deux radars sont quips damplificateurs FI logarithmiques et dun couplage alternatif de leurs trajets de signal vido, ce qui est pratiquement toujours le cas pour les radars de navigation maritime. Ces choix de conception reposent

24、 apparemment sur la dcouverte, faite en 1956, selon laquelle les fluctuations de lenveloppe dtecte du signal, dues lcho de fouillis radar distribution de Rayleigh, sont pour lessentiel indpendantes de lintensit du fouillis (ou de la Paramtres Radar B (radar le plus rcent) Frquence (MHz) 3 050 30 Pui

25、ssance des impulsions (kW) 30 Porte (milles marins) 0,375-1,5 3-6 12 24-96 Largeur des impulsions (s) 0,08 0,30 0,60 1,2 FRI (Hz) 2 200 1 028 600 Largeur de bande FI (MHz) 28 3 3 3 Affaiblissement de la rponse parasite (dB) 60(1)Facteur de bruit du systme (dB) 4 Largeur de bande RF (MHz) Inconnue Vi

26、tesse de balayage de lantenne (tours/min) 26 Temps de balayage de lantenne (s) 2,31 Largeur de faisceau de lantenne dans le plan horizontal (degrs) 1,9 Polarisation Horizontale (1)On a mesur un affaiblissement de la rponse parasite de 44 dB. Paramtres Radar A Radar B Temps sur cible (ms) 6,3 12 Nomb

27、re dimpulsions sur cible 23 11 6 23 13,4 7,3 4 Rap. UIT-R M.2032 distance), si le signal est trait dans un amplificateur logarithmique suivi dun couplage alternatif2. Dans la pratique, les fluctuations du signal dcho de fouillis de mer et de pluie diffrent quelque peu du modle de Rayleigh: la valeur

28、 quadratique moyenne de ces fluctuations dpend en ralit de lintensit du fouillis et de la distance, mais de faon moindre quen cas dutilisation conjointe dun rcepteur linaire ou logarithmique avec un couplage continu. Il est trs intressant de noter que les deux radars disposent dune fonction dliminat

29、ion des impulsions brouilleuses asynchrones, qui nest pas identique, mais repose sur le mme principe. Dans le radar A, le contenu dune cellule de distance donne de chaque intervalle de rptition des impulsions (PRI, pulse-repetition interval) est compar avec celui de la mme cellule de lintervalle PRI

30、 prcdent; une tche (“blip“) apparat sur lcran radar uniquement si les deux cellules dtectent un signal. Dans le radar B, les niveaux du signal sont relevs pour trois balayages conscutifs au lieu de deux. Si lamplitude de limpulsion pour une cellule de distance donne dpasse de manire excessive celle

31、des cellules correspondantes dans la PRI prcdente et dans la PRI suivante, elle est remplace par une moyenne pondre de ces deux dernires valeurs. Pour les essais concernant le radar B (premire phase des essais), il tait possible de rgler lcart acceptable entre lamplitude dun signal donn et celles de

32、 signaux correspondants dans les PRI prcdente et suivante. Dans la seconde phase des essais, le logiciel commandant la fonction dlimination des brouillages avait t modifi et ne pouvait qutre dsactiv par loprateur. Lactivation de la commande dlimination des brouillages est la configuration par dfaut

33、du systme radar considr. La Fig. 1 illustre des occurrences types dimpulsions asynchrones dont la dure (2 s) est celle utilise pour les essais; ces occurrences apparaissent pour des balayages en distance successifs dun radar de radionavigation similaire au radar A ou B exploit aux distances utilises

34、 pour les essais. On indique galement certaines des impulsions qui seraient renvoyes par une cible relle situe une distance (2,37 milles marins ou 4,39 km) quivalente un temps de propagation de 29,25 s (la longueur des impulsions reprsentes est beaucoup trop grande, en raison de limitations inhrente

35、s au logiciel graphique utilis; en ralit, leur longueur est gale un huitime seulement de la longueur reprsente). Dans les conditions dessai choisies, un point cible renvoie en principe des chos pour 23 balayages du faisceau principal de lantenne, dont 12 seulement apparaissent sur le diagramme. Lcho

36、 de cible rel tant synchrone, tous les chos apparaissent dans la mme cellule de distance. Les radars A et B disposent chacun dune fonction de gain variable dans le temps slectionnable par lutilisateur et destine affaiblir les valeurs importantes dcho de fouillis de mer grce la dsensibilisation du rc

37、epteur, aux courtes distances uniquement. Ils sont galement quips dune fonction de dcoupage des chos longs servant diffrencier les signaux vido et saffranchir du fouillis de pluie. 3.2 Caractristiques diffrenciant les radars A et B 3.2.1 Diffrences majeures Le radar B comprend un pramplificateur RF

38、et prsente un facteur de bruit nominal de 4 dB. Le radar A na pas a priori de pramplificateur RF et son facteur de bruit se situe entre 9,3 et 11 dB. Le radar B offre davantage de possibilits en termes de traitement du signal et de poursuite de la cible; il dispose en particulier dune fonction de ta

39、ux de fausses alarmes prolonges (CFAR, constant false alarm rate) locale adaptative et dune capacit de corrlation balayage balayage. Le taux CFAR 2CRONEY J. avril 1956, Clutter on radar displays. Wireless Eng., p. 83-96. Rap. UIT-R M.2032 5 local (relatif une petite fraction dun balayage en distance

40、) est une technique du type connu sous le terme de CFAR ordonn statistiquement, qui permet de diminuer ou dviter leffet de dsensibilisation des impulsions brouilleuses. Avec ce type de technique, on peut liminer un nombre slectionnable dchantillons de signaux de bruit de fond (contenus dans les cell

41、ules de distance), de telle faon que seuls ceux qui restent (et en particulier les chantillons de plus forte intensit) puissent tre utiliss pour dterminer le seuil de dtection. Le processus limine les chantillons ayant la plus forte amplitude, de sorte que plus on limine dchantillons, plus lincidenc

42、e des impulsions de forte amplitude sur le degr de sensibilit du processus de dtection des cibles relles devrait tre faible. Rap 2032-01403020100FIGURE 1Occurence dimpulsions asynchrones de 2 s apparaissant pour des balayages radar et certaines cellules de distanceBalayages successifs du radar de ra

43、dionavigationUnedistancetempsquivalant,pourunbalayagedonn(s)6 Rap. UIT-R M.2032 Le radar B peut galement dclencher un processus de corrlation balayage balayage, ce qui constitue un moyen supplmentaire de diffrenciation entre des signaux prsents constamment (tels que ceux provenant dune cible relle)

44、et des signaux alatoires (brouillages causs par des impulsions asynchrones par exemple). La sophistication plus grande du traitement du signal offert par le radar B tient aux progrs raliss dans le domaine des microcircuits numriques (rduction des cots comprise) depuis lpoque o le radar A a t conu. L

45、a mise en uvre de ce traitement local CFAR ncessite beaucoup de mmoire numrique, ce qui ntait pas possible lorsque le radar A a t dvelopp. Ces caractristiques devraient galement tre amliores dans les futurs radars de radionavigation maritime. 3.2.2 Diffrences mineures Il existe galement dautres diff

46、rences, plus subtiles, entre les deux radars. Sils disposent tous deux damplificateurs FI logarithmiques, le radar A utilise des rseaux de diodes pour raliser la mise en forme logarithmique dans lamplificateur FI, alors que le radar B met en uvre des tages amplificateur logarithmique/dtecteur denvel

47、oppe (utilisation de plusieurs tages gain FI logarithmique associs chacun un dtecteur denveloppe). Les sorties de ces tages amplificateur FI/dtecteur sont sommes pour fournir un signal vido aux caractristiques logarithmiques. Les similitudes et les diffrences entre les radars de radionavigation mari

48、time A et B sont rcapitules dans le Tableau 4. TABLEAU 4 Similitudes et diffrences entre les radars de radionavigation maritime A et B Caractristiques Radar A Radar B Localisation des circuits dmission et de rception Sous le pont Au pied de lantenne Type damplificateur FI Amplificateur logarithmique Amplificateur logarithmique /dtecteur Couplage vido Alt