FR2683326A1

FR2683326A1 - Method of interrogating a radar transponder, and transponder for implementing the method

Info

Publication number: FR2683326A1
Application number: FR9113489A
Authority: FR
Inventors: Gascard Anne; Le Chevalier Francois
Original assignee: THOMSON APPLIC RADARS CENTRE
Current assignee: THOMSON APPLIC RADARS CENTRE
Priority date: 1991-10-31
Filing date: 1991-10-31
Publication date: 1993-05-07
Anticipated expiration: 2011-10-31
Also published as: FR2683326B1

Abstract

A method of interrogating a radar transponder, and transponder for implementing the method. The interrogating signals are in the form of codes consisting of two pulses separated by a time interval Tc and with carrier frequencies such that their difference DELTA fc is not zero. To each pair of values (Tc, DELTA fc), there corresponds a unique transponder capable of understanding the message intended for it. To achieve this, a radar transponder according to the invention includes means for measuring the difference DELTA f between the carrier frequency of a signal received at the current instant of time and that of the signal received at a time interval Tc beforehand, and means for comparing the measured value of DELTA f with the value DELTA fc assigned to the transponder. Application particularly to the real-time tracking of the trajectories of different missiles on test firing ranges.

Description

PROCEDE D'INTERROGATION D'UNMETHOD FOR QUERYING A

REPONDEUR RADAR ET REPONDEURRADAR ANSWERING MACHINE AND ANSWERING MACHINE

POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDEFOR THE IMPLEMENTATION OF THE PROCESS

La présente invention concerne un procédé d'interrogation The present invention relates to an interrogation method

d'un répondeur radar et répondeur pour la mise en oeuvre du procédé. a radar responder and responder for implementing the method.

Sur les champs d'essais de tir, les différents mobiles que l'on teste, par exemple des missiles, sont équipés de répondeurs afin On the firing test fields, the various mobiles that we are testing, for example missiles, are equipped with answering machines so

d'assurer le suivi en temps réel de leur trajectoire. monitor their trajectory in real time.

Un code d'interrogation émis par les radars environnant est affecté à chaque répondeur, de telle sorte qu'un seul mobile puisse répondre à l'interrogation qui lui est destinée Les codes utilisés à l'heure actuelle sont constitués de deux impulsions émises sur porteuse et séparées d'un intervalle de temps Tc correspondant au paramètre du code A la réception d'un tel code, chaque répondeur réagissant sur le front montant des impulsions, mesure le paramètre Tc, le compare avec le paramètre qui lui est affecté, et, en cas de correspondance, répond à l'interrogation. Un premier inconvénient de ce type de codes réside dans la limitation du nombre de codes possibles, et par conséquent, du nombre de mobiles testés: en effet, la norme actuelle fixe l'intervalle de temps maximal entre deux impulsions à environ 12 ps, et, compte tenu du pouvoir de discrimination des répondeurs actuels qui est sensiblement de 1 ps, seulement dix codes différents sont utilisés, répartis entre 3,ps et An interrogation code emitted by the surrounding radars is assigned to each answering machine, so that only one mobile can answer the interrogation intended for it The codes used at present consist of two pulses emitted on carrier and separated by a time interval Tc corresponding to the parameter of the code On reception of such a code, each responder reacting on the rising edge of the pulses, measures the parameter Tc, compares it with the parameter which is assigned to it, and, in case of correspondence, responds to the query. A first drawback of this type of code lies in the limitation of the number of possible codes, and consequently, of the number of mobiles tested: in fact, the current standard fixes the maximum time interval between two pulses at approximately 12 ps, and , given the discriminating power of current answering machines which is approximately 1 ps, only ten different codes are used, distributed between 3, ps and

12 ps.12 ps.

La possibilité d'affecter à des groupes de répondeurs différentes fréquences porteuses est exclue du fait de la grande dynamique de puissance des signaux reçus qui ne permet pas de faire The possibility of assigning different carrier frequencies to groups of responders is excluded because of the large power dynamic range of the received signals which does not allow

une discrimination en fréquence suffisante à un coût raisonnable. sufficient frequency discrimination at a reasonable cost.

De plus, les résultats non satisfaisants obtenus par l'utilisation de ces codes ont conduit la demanderesse à étudier les causes de fausses réponses ou de manques de réponses de la part des mobiles: les fausses réponses surviennent lorsque deux impulsions parasites forment un code, c'est-à-dire, sont décalées d'un intervalle de temps Tc caractéristique d'un répondeur Ces fausses réponses sont relativement fréquentes compte tenu de la présence, sur le champ de tir, et à proximité, de nombreux radars n'ayant pas tous la fonction d'interroger les mobiles Quant aux manques de réponses, ils peuvent survenir soit à la suite d'une fausse réponse, chaque réponse étant suivie d'un temps mort durant lequel le répondeur ne réagit plus aux interrogations, soit lorsqu'une impulsion parasite se produit juste avant une impulsion de In addition, the unsatisfactory results obtained by the use of these codes have led the plaintiff to study the causes of false responses or lack of responses from mobiles: false responses occur when two parasitic pulses form a code, c that is to say, are offset by a time interval Tc characteristic of an answering machine These false answers are relatively frequent taking into account the presence, on the firing range, and in the vicinity, of many radars not having all the function of interrogating the mobiles As for the lack of answers, they can occur either following a false answer, each answer being followed by a timeout during which the answering machine no longer reacts to the interrogations, or when a spurious pulse occurs just before a pulse of

code, masquant alors le front montant de cette dernière. code, thus masking the rising edge of the latter.

Un but de l'invention est de proposer un nouveau type de codes permettant de tester un plus grand nombre de mobiles, sans avoir à apporter des modifications trop importantes au niveau des radars An object of the invention is to propose a new type of code making it possible to test a larger number of mobiles, without having to make too significant modifications at the level of the radars

interrogateurs.interrogators.

Un autre but de l'invention est de diminuer sensiblement les Another object of the invention is to significantly reduce the

erreurs du type fausses réponses ou manques de réponses. errors such as false answers or lack of answers.

Plus précisément, un objet de l'invention concerne un procédé d'interrogation, à partir de radars, de répondeurs radars, caractérisé en ce qu'il consiste à: émettre, à partir d'au moins un radar, des signaux d'interrogation sous forme de codes composés de deux impulsions espacées d'une durée Tc et de fréquences porteuses respectives telles que leur différence Afc soit non nulle, les valeurs du couple (TC, Afc) étant variables pour chaque code de sorte qu'un code ne soit destiné qu'à un seul répondeur radar; mesurer, au niveau de chaque répondeur radar, la différence Af entre la fréquence porteuse d'un signal reçu à l'instant courant et celle du signal reçu un intervalle de temps Tc auparavant, o Tc est propre à chaque répondeur; comparer la valeur de Af avec la valeur Afc affectée à chaque répondeur; More specifically, an object of the invention relates to a method for interrogating, from radars, from radar responders, characterized in that it consists in: transmitting, from at least one radar, interrogation signals in the form of codes composed of two pulses spaced apart with a duration Tc and respective carrier frequencies such that their difference Afc is not zero, the values of the torque (TC, Afc) being variable for each code so that a code is not for only one radar responder; measuring, at each radar responder, the difference Af between the carrier frequency of a signal received at the current instant and that of the signal received a time interval Tc previously, where Tc is specific to each responder; compare the value of Af with the value Afc assigned to each responder;

répondre en cas d'égalité entre Af et O fc. respond if there is a tie between Af and O fc.

Un autre objet de l'invention est un répondeur radar apte à répondre à une interrogation conforme au procédé selon les Another object of the invention is a radar responder capable of responding to an interrogation in accordance with the method according to the

revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte: Claims 1 to 4, characterized in that it comprises:

des moyens pour mesurer la différence Af entre la fréquence porteuse d'un signal recu à l'instant courant et celle du signal reçu un intervalle de temps Tc auparavant; des moyens pour comparer la valeur de Af avec une valeur means for measuring the difference Af between the carrier frequency of a signal received at the current instant and that of the signal received a time interval Tc previously; ways to compare the value of Af with a value

Afc propre au répondeur et décider de répondre en cas d'égalité. Afc specific to the responder and decide to respond in the event of a tie.

L'invention, ainsi que ses avantages, seront mieux compris au The invention, as well as its advantages, will be better understood on

vu de la description suivante, en référence aux figures annexées: seen from the following description, with reference to the appended figures:

la figure 1 est un premier mode de réalisation possible d'un dispositif de réception, équipant un répondeur et capable de reconnaître un code temps-fréquence selon l'invention; la figure 2 est un second mode de réalisation possible de ce FIG. 1 is a first possible embodiment of a reception device, equipping a responder and capable of recognizing a time-frequency code according to the invention; Figure 2 is a second possible embodiment of this

même dispositif selon l'invention.same device according to the invention.

Le procédé selon l'invention propose donc d'interroger les répondeurs en émettant un signal codé suivant un code formé de deux impulsions espacées d'une durée Tc, et émises sur deux porteuses différentes f 1 et f 2, choisies par exemple dans la bande C Par rapport aux codes utilisés actuellement, le code temps-fréquence selon l'invention présente ainsi un paramètre supplémentaire que l'on choisit comme étant la différence Afc entre les deux fréquences porteuses f 1 et f 2 Le choix de ce paramètre vient du fait qu'il est plus facile de mesurer un décalage en fréquence, en prenant par exemple une des fréquences porteuses comme référence, que de mesurer la valeur absolue d'une fréquence. De plus, le nombre de codes disponibles est plus important puisqu'il augmente, pour une même durée maximale d'interrogation de The method according to the invention therefore proposes to interrogate the responders by transmitting a signal coded according to a code formed by two pulses spaced apart by a duration Tc, and transmitted on two different carriers f 1 and f 2, chosen for example in the band C Compared to the codes currently used, the time-frequency code according to the invention thus has an additional parameter which is chosen to be the difference Afc between the two carrier frequencies f 1 and f 2 The choice of this parameter comes from the fact that it is easier to measure a frequency offset, taking for example one of the carrier frequencies as a reference, than to measure the absolute value of a frequency. In addition, the number of codes available is greater since it increases, for the same maximum interrogation time of

12 ls, dans un rapport égal au nombre de paramètres Afc utilisés. 12 ls, in a ratio equal to the number of Afc parameters used.

Par ailleurs, le taux de fausses réponses et par suite, de manque de réponses, diminue d'un facteur correspondant à la probabilité que deux impulsions parasites données soient décalées en fréquence de Afc. L'émission d'un nouveau code temps-fréquence impose au récepteur de chaque répondeur d'être équipé de moyens pour mesurer le décalage en fréquence 4 fc La mesure de Afc peut s'effectuer soit par mesure des deux fréquences, soit en mélangeant les deux impulsions et Furthermore, the rate of false responses and consequently of lack of responses decreases by a factor corresponding to the probability that two given parasitic pulses are shifted in frequency by Afc. The emission of a new time-frequency code requires the receiver of each answering machine to be equipped with means for measuring the frequency offset 4 fc The measurement of Afc can be carried out either by measuring the two frequencies, or by mixing the two pulses and

en mesurant la fréquence du signal résultant. by measuring the frequency of the resulting signal.

La figure 1 représente un schéma-bloc d'un mode de réalisation possible d'un dispositif de réception équipant un répondeur, et capable de reconnaître une interrogation qui lui est destinée, cette FIG. 1 represents a block diagram of a possible embodiment of a reception device equipping a responder, and capable of recognizing an interrogation intended for it, this

interrogation étant formée d'un code temps-fréquence selon l'invention. interrogation being formed by a time-frequency code according to the invention.

Cette interrogation est émise par exemple par un radar 20. This interrogation is emitted for example by a radar 20.

Le répondeur est caractérisé par les deux paramètres Tc et Afc correspondant respectivement à la durée entre les deux impulsions du code qu'il sait reconnaître à la différence (f 2-f 1) entre les porteuses f 1 et f 2 de chaque impulsion Le signal ou code reçu par le dispositif est classiquement filtré par un passe-bande 1 de gabarit assez grand pour laisser passer les fréquences porteuses Le signal filtré est alors démodulé par une fréquence fo, choisie par exemple parmi les deux fréquences fl et f 2, à l'aide d'un mélangeur 2 Le signal issu du mélangeur 2 a une fréquence comprise entre O et 20 M Hz qu'il est possible de mesurer grâce à un dispositif de détection 3 de signal, par exemple du type comparaison à un seuil d'amplitude, qui fournit l'instant t O de détection servant d'instant de déclenchement à un dispositif de mesure 4 de la fréquence f(t) du signal démodulé La mesure de f(t) peut se faire par exemple en comptant les passages à zéro du signal démodulé. Dans l'optique de pouvoir mesurer la différence de fréquence Af entre les deux impulsions, et dans l'hypothèse o ces impulsions sont bien séparées d'un intervalle de temps Tc, les valeurs de fréquences mesurées sont stockées pendant une durée Tc dans un dispositif de stockage 5 Si l'on note At la tolérance faite sur l'intervalle de temps Tc, typiquement de l'ordre de 300,ps, le dispositif selon l'invention prévoit préférentiellement de faire des mesures de fréquences et de stocker ces mesures tous les Avantageusement, le dispositif de stockage 5 est un registre à déca age de longueur Tc, capable de mémoriser Tc/At valeurs dans autant de cases mémoire Lorsqu'aucune détection de signal n'est effectuée au niveau du dispositif de détection 3, la case d'entrée du registre est mise systématiquement à une valeur fixe ne pouvant correspondre à une fréquence possible Chaque valeur de f(t) arrivant dans le registre à décalage est soustraite à la valeur stockée un intervalle de temps Tc auparavant par l'intermédiaire d'un dispositif de calcul 6 fournissant la différence de fréquence Af recherchée Un dispositif de comparaison 7 compare alors Af avec le paramètre Afc du répondeur L'égalité est obtenue dans le cas o le code reçu était effectivement adressé à ce répondeur Ce dernier peut prendre, le cas The responder is characterized by the two parameters Tc and Afc corresponding respectively to the duration between the two pulses of the code which it knows how to recognize by the difference (f 2 -f 1) between the carriers f 1 and f 2 of each pulse The signal or code received by the device is conventionally filtered by a bandpass 1 of a size large enough to allow the carrier frequencies to pass. The filtered signal is then demodulated by a frequency fo, chosen for example from the two frequencies fl and f 2, at l using a mixer 2 The signal from mixer 2 has a frequency between O and 20 M Hz which can be measured by means of a signal detection device 3, for example of the type comparison with a threshold of amplitude, which provides the detection instant t O serving as the trigger instant for a device 4 for measuring the frequency f (t) of the demodulated signal The measurement of f (t) can be done for example by counting the passages at sign zero l demodulated. In order to be able to measure the frequency difference Af between the two pulses, and assuming that these pulses are well separated by a time interval Tc, the measured frequency values are stored for a duration Tc in a device storage If we note At the tolerance made over the time interval Tc, typically of the order of 300, ps, the device according to the invention preferably provides for making frequency measurements and storing these measurements all Advantageously, the storage device 5 is a shift register of length Tc, capable of storing Tc / At values in as many memory boxes. When no signal detection is carried out at the level of the detection device 3, the box register input is systematically set to a fixed value that cannot correspond to a possible frequency Each value of f (t) arriving in the shift register is subtracted from the stored value one in tervalle of time Tc previously by means of a calculation device 6 providing the frequency difference Af sought A comparison device 7 then compares Af with the parameter Afc of the answering machine Equality is obtained in the case where the code received was actually addressed to this answering machine The latter can take, if necessary

échéant, la décision de répondre à l'interrogation. if applicable, the decision to answer the question.

La figure 2 représente un autre mode de réalisation du dispositif de réception d'un code temps-fréquence selon l'invention, dans lequel la mesure du paramètre Afc s'effectue par le mélange des deux impulsions reçues et la mesure de la fréquence du signal résultant; plus précisément, en se référant à la figure 2, le signal reçu est toujours filtré par un passe-bande 1, comme dans le cas de la figure 1 Le signal filtré est ensuite appliqué à un limiteur 8 qui permet d'éliminer les problèmes dus à une grande dynamique en puissance Pour simplifier le traitement, le signal issu du limiteur 8 est alors transposé en fréquence intermédiaire par un mélangeur 9, puis, le signal résultant est multiplié au niveau d'un mélangeur 11 par le même signal retardé d'une durée Tc par une ligne à retard 10 La détection du code s'effectue ensuite grâce à un filtre FIG. 2 represents another embodiment of the device for receiving a time-frequency code according to the invention, in which the measurement of the parameter Afc is carried out by mixing the two pulses received and measuring the frequency of the signal resulting; more precisely, with reference to FIG. 2, the received signal is always filtered by a bandpass 1, as in the case of FIG. 1 The filtered signal is then applied to a limiter 8 which makes it possible to eliminate the problems due to a large dynamic power To simplify the processing, the signal from the limiter 8 is then transposed to an intermediate frequency by a mixer 9, then the resulting signal is multiplied at the level of a mixer 11 by the same signal delayed by duration Tc by a delay line 10 The code is then detected using a filter

passe-bande 12 centré sur Afc, suivi d'un comparateur 13. bandpass 12 centered on Afc, followed by a comparator 13.

Le fonctionnement du dispositif de la figure 2 sera mieux compris au vu de la formulation mathématique suivante: Supposons que le code reçu par le dispositif de la figure 2 soit constitué, conformément à l'invention, de deux impulsions, de fronts, par exemple montants, séparés par une durée T, la première impulsion transmettant un signal sl(t) de fréquence porteuse fl, et la deuxième impulsion transmettant un signal S 2 (t) de fréquence porteuse f 2 Les deux signaux S 1 (t) et S 2 (t) ont par exemple une même amplitude E, de sorte que l'on peut écrire s, (t) = Esin( 2 -rft) s 2 (t) = Esin( 2 rf 2 t) Le limiteur 8 limite alors l'amplitude des deux signaux S 1 (t) et s 2 (t) à une valeur A correspondant au plus à la plus petite amplitude The operation of the device of FIG. 2 will be better understood in the light of the following mathematical formulation: Suppose that the code received by the device of FIG. 2 is made up, in accordance with the invention, of two pulses, of edges, for example amounts , separated by a duration T, the first pulse transmitting a signal sl (t) of carrier frequency fl, and the second pulse transmitting a signal S 2 (t) of carrier frequency f 2 The two signals S 1 (t) and S 2 (t) have for example the same amplitude E, so that one can write s, (t) = Esin (2 -rft) s 2 (t) = Esin (2 rf 2 t) The limiter 8 then limits l amplitude of the two signals S 1 (t) and s 2 (t) at a value A corresponding at most to the smallest amplitude

susceptible d'être reçue.likely to be received.

En sortie du mélangeur 11, le signal s'écrit S(t) = 2 lcos( 27 ràf t) cos( 2 r(f, + f 2)t)l Avec Af = If, f, si T = T% S(t)=O sit T 1 Lorsque le signal s(t) est non nul, son passage par le filtre passe- bande 12 centré sur Afc et de fonction gain G(f) permet d'obtenir un signal s'(t) tel que: A 2 s' (t) = G(f) A cos 2 -waf t Le comparateur 13, par comparaison à un seuil d'amplitude 50, At the output of mixer 11, the signal is written S (t) = 2 lcos (27 ràf t) cos (2 r (f, + f 2) t) l With Af = If, f, if T = T% S (t) = O sit T 1 When the signal s (t) is not zero, its passage through the bandpass filter 12 centered on Afc and with gain function G (f) makes it possible to obtain a signal s' (t) such that: A 2 s' (t) = G (f) A cos 2 -waf t The comparator 13, by comparison with an amplitude threshold 50,

permet alors de détecter uniquement les signaux s'(t) de fréquence Afc. allows then to detect only the signals s' (t) of frequency Afc.

Notons que le seuil d'amplitude 50 doit satisfaire à la double inégalité suivante Note that the amplitude threshold 50 must satisfy the following double inequality

A 2 A 2A 2 A 2

2 G(A\fm)<So ( 2 G(Afc) Afm étant la première valeur de Af que l'on souhaite rejeter. 2 G (A \ fm) <So (2 G (Afc) Afm being the first value of Af that we want to reject.

A l'issue de la comparaison, le dispositif peut prendre ou non la décision de répondre au code reçu. After the comparison, the device can decide whether or not to respond to the code received.

Pour des raisons de coûts et de faible encombrement, on choisira préférentiellement une ligne à retard 10 à ondes de surface. For reasons of cost and compactness, a delay line 10 with surface waves will preferably be chosen.

Claims

1 Method of interrogation, using radars, of radar responders, characterized in that it consists in: transmitting, from at least one radar, interrogation signals in the form of codes composed of two pulses spaced d 'A duration Te and respective carrier frequencies such that their difference Afc is not zero, the values of the torque (Tc, Afc) being variable for each code so that a code is intended for only one radar responder; measuring, at each radar responder, the difference Af between the carrier frequency of a signal received at the current instant and that of the signal received a time interval Tc previously, where Tc is specific to each responder; compare the value of Af with the value Afc assigned to each responder;

respond in the event of a tie between Af and Afc.

2 interrogation method according to claim 1, characterized in that, after demodulation of the received signals, the measurement of the difference Af consists in detecting the presence of a signal to trigger frequency measurements; making a plurality of measurements of the frequency of the successive signals received; storing said measurements; subtract from the current measurement the frequency the measurement

performed a time interval Tc before.

3 interrogation method according to claim 2, characterized in that the measurements carried out on null signals are replaced

by a determined value, not representative of a possible frequency.

4 interrogation method according to claim 1, characterized in that the measurement of the difference Af consists in mixing said signal received at the current time with said signal received a time interval Tc previously to obtain a signal resulting from frequency Af, and in that the comparison of the value Af with Afc consists in carrying out a bandpass filter centered on Afc of said resulting signal and in comparing the signal

filtered at a threshold 50.

5 Radar responder capable of answering a query

according to the process according to claims 1 to 4, characterized in

that it comprises: means for measuring the difference Af between the carrier frequency of a signal received at the current instant and that of the signal received a time interval Tc previously; ways to compare the value of Af with a value

Afc specific to the responder and decide to respond in the event of a tie.

6 Radar responder according to claim 5, characterized in that it has a mixer (2) f f to demodulate these signals, and in difference Af include: a device for detecting frequency measurements; a successive measurement device received triggered by performing a plurality of measurements; signals received with a frequency that the means for measuring the signal (3) to trigger (4) the frequency of the detection device signals (3) for a storage device (5) of said measurements; a calculating device (6) which subtracts from the current measurement of the frequency, the measurement carried out a time interval Tc before. 7 Radar responder according to claim 6, characterized in that the detection device (3) is of the amplitude comparison type

of the received signal at an amplitude threshold.

8 Radar responder according to any one of claims

6 or 7, characterized in that the frequency measuring device (4)

of signals counts the zero crossings of said signals.

9 Radar responder according to any one of claims

6 to 8, characterized in that the measuring device (4) performs measurements every At I 2, At being the tolerance made over the time interval Tc. Radar transponder according to claim 9, characterized in that the storage device (5) is a length shift register

Tc, capable of memorizing TC / At values in as many memory boxes.

11 Radar responder according to claim 5, characterized in that the means for measuring Af comprise: a delay line (10) with delay Tc, which delays the received signal by an interval of time Tc; a mixer (11) which mixes said signal received at the current instant with the delayed signal and in that the means for comparing Af with Afc consist of a bandpass filter (12) centered on Afc and of a comparator (13) signal

from the filter (12) at a threshold 50.

12 Radar transponder according to claim 11, characterized in that it also has a mixer (9) which transposes the signal

received at intermediate frequency.

he

13 Radar responder according to any one of claims

11 or 13, characterized in that it further comprises an amplitude limiter (8) limiting the amplitude of the signals received to a value A

most corresponding to the smallest amplitude likely to be received.