FR2983589A1 - Method for measurement of relative displacement of reflectors with regard to measurement antenna in microwave rangefinder, involves calculating phased relocated received signal, and calculating phase for set of positions of reflectors - Google Patents

Abstract

The method involves transmitting a microwave frequency signal of a specific frequency using a measurement antenna (210) to a set of reflectors (112). The microwave frequency emitted by the antenna is multiplied by a series of impulses to widen a spectrum of the microwave frequency signal. The widened spectrum of the microwave frequency signal is received at another specific frequency. A phase relocated received signal is calculated using the former frequency. Displacement of the reflectors is obtained from a phase calculated for a set of positions of the reflectors. Independent claims are also included for the following: (1) a reflector (2) a system for measurement of relative displacement of reflectors (claimed) with regard to a measurement antenna.

Description

TÉLÉMÈTRE HYPERFRÉQUENCE DE HAUTE PRÉCISION À DISPOSITIF DE RÉFLEXION À ÉLARGISSEMENT DE SPECTRE. DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de la télémétrie hyperfréquence. Elle trouve notamment application dans la mesure de précision de la distance à un grand nombre d'objets et de leurs déplacements relatifs. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La mesure de distance entre deux objets peut être obtenue de multiples façons. Une technique bien connue consiste à installer un système radar ou lidar sur l'un des objets et à mesurer la distance à un réflecteur situé sur l'autre objet. La distance est généralement obtenue par le temps de vol aller-retour d'une impulsion ou la différence de fréquence entre l'onde émise et l'onde reçue dans le cas d'un système FMCW. La mesure du déplacement d'un objet par rapport à un autre peut être bien entendu obtenue par différence entre mesures de distance consécutives. Lorsqu'une précision élevée est requise, on utilise de préférence un dispositif interférométrique évaluant le déplacement d'un objet à partir du défilement des franges d'interférence entre une onde de référence et une onde réfléchie par cet objet. Pour certaines applications industrielles, notamment pour des chaînes d'assemblage, il est nécessaire d'obtenir des informations de position et/ou de déplacement d'un grand nombre d'objets ou de points situés sur ces objets. Il est connu d'utiliser pour ce faire un dispositif dénommé « laser tracker » capable d'émettre un faisceau laser dans un grand nombre de directions et de mesurer les distances respectives à une pluralité d'objets situés dans le champ de balayage du faisceau. On trouvera par exemple une description d'un laser tracker dans la demande internationale WO-A-0109642. Un tel dispositif est cependant très coûteux et peu adapté aux environnements industriels dans la mesure où il est particulièrement fragile et sensible à la poussière, aux variations de température, de pression, d'humidité et au niveau lumineux ambiant. Un télémètre hyperfréquence de haute précision a 15 été proposé dans la demande FR-A-2920886 déposée au nom de la présente demanderesse. Cependant ce télémètre permet de ne mesurer qu'un déplacement relatif entre deux antennes qui doivent être reliées, et non la distance absolue à un objet. 20 La demande publiée FR-A-2946152, également déposée au nom de la présente demanderesse décrit un télémètre hyperfréquence utilisant un réflecteur à deux états radioélectriques qui permet de mesurer avec une grande précision la distance entre deux objets et son 25 évolution à l'aide d'une instrumentation adéquate. Dans la demande publiée FR-A-2946152, les mesures hyperfréquences sont acquises sur une large bande fréquentielle ce qui alourdit la charge de travail des calculateurs de l'instrumentation. La méthode est 30 cependant très efficace pour éliminer la plupart des réflexions parasites sur l'environnement. HIGH PRECISION MICROWAVE TELEMETER WITH SPECTRUM ENHANCING REFLECTION DEVICE. TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of microwave telemetry. It finds particular application in measuring the precision of the distance to a large number of objects and their relative movements. STATE OF THE PRIOR ART Distance measurement between two objects can be obtained in multiple ways. One well known technique is to install a radar or lidar system on one of the objects and to measure the distance to a reflector located on the other object. The distance is generally obtained by the round trip time of a pulse or the difference in frequency between the transmitted wave and the wave received in the case of a FMCW system. Measuring the displacement of one object relative to another can of course be obtained by difference between consecutive distance measurements. When a high precision is required, an interferometric device is preferably used which evaluates the displacement of an object from the scrolling of the interference fringes between a reference wave and a wave reflected by this object. For certain industrial applications, especially for assembly lines, it is necessary to obtain position and / or displacement information for a large number of objects or points located on these objects. It is known to use a so-called "laser tracker" device capable of emitting a laser beam in a large number of directions and measuring the respective distances to a plurality of objects located in the beam scanning field. For example, a description of a laser tracker can be found in the international application WO-A-0109642. Such a device is however very expensive and poorly suited to industrial environments in that it is particularly fragile and sensitive to dust, temperature, pressure, humidity and ambient light levels. A high precision microwave range finder has been proposed in application FR-A-2920886 filed in the name of the present applicant. However, this rangefinder makes it possible to measure only a relative displacement between two antennas that must be connected, and not the absolute distance to an object. The published application FR-A-2946152, also filed in the name of the present applicant, describes a microwave range finder using a two-state radio reflector which enables the distance between two objects to be measured with great precision and its evolution using adequate instrumentation. In the published application FR-A-2946152, the microwave measurements are acquired over a wide frequency band which increases the workload of the computers of the instrumentation. The method is, however, very effective in eliminating most of the parasitic reflections on the environment.

En effet, l'onde reçue par l'antenne de mesure comprend en général un premier signal qui s'est propagé en ligne directe (LOS ou Line Of Sight) entre l'antenne de mesure et le réflecteur ainsi que des seconds 5 signaux qui, bien que réfléchis par ce réflecteur, se sont propagés selon des trajets indirects, par réflexion sur l'environnement. Nous désignerons dans la suite le premier signal par signal LOS et les seconds signaux par signaux multi-trajets. La présence des 10 signaux multi-trajets dans le signal reçu peut entraîner une dégradation de la résolution en distance du télémètre. Les signaux multi-trajets sont généralement affectés de la même manière que les signaux LOS lors de 15 la commutation de l'état radioélectrique du réflecteur. Il n'est donc pas possible de tous les discriminer et a fortiori de les éliminer dans le signal reçu seulement à l'aide de cette simple commutation. Une évolution de la technique présentée dans la 20 demande publiée FR-A-2946152 est décrite dans la demande FR 10 57991, non publiée, et déposée au nom de la même demanderesse. Cette demande propose un fenêtrage temporel, en plus de la commutation du réflecteur, pour éliminer les multi-trajets. Les 25 mesures sont réalisées en bande étroite ce simplifie les calculs effectués par l'instrumentation. La technique de télémétrie présentée dans les deux demandes en question comporte cependant des inconvénients : 30 - l'étape de soustraction effectuée pour supprimer les réflexions parasites sur l'environnement nécessite une commutation entre deux états du dispositif de réflexion. Cette commutation doit être pilotée en temps réel par une commande à distance et les contraintes temporelles associées à cette commande peuvent être délicates à réaliser ; - la prise en compte des deux états de commutation du dispositif réflecteur impose d'utiliser un calculateur ayant une importante capacité de calcul puisqu'il doit effectuer des mesures et des calculs complexes pour les deux états du dispositif. Le doublement de la quantité de calculs ralentit les mesures. Le but de la présente invention est de proposer une méthode permettant de mesurer rapidement et avec une grande précision le déplacement d'un réflecteur par rapport à une antenne de mesure, en supprimant les multi-trajets tout en s'affranchissant de la contrainte d'un dispositif de réflexion à deux états radioélectriques. Indeed, the wave received by the measuring antenna generally comprises a first signal which has propagated in direct line (LOS or Line Of Sight) between the measuring antenna and the reflector as well as second signals which , although reflected by this reflector, have propagated along indirect paths, by reflection on the environment. In the following, we will designate the first signal by LOS signal and the second signals by multipath signals. The presence of the multipath signals in the received signal may result in degradation of the distance resolution of the range finder. The multipath signals are generally affected in the same way as the LOS signals when switching the radio state of the reflector. It is therefore not possible to discriminate them all and let alone eliminate them in the signal received only with the aid of this simple switching. An evolution of the technique presented in the published application FR-A-2946152 is described in the application FR 57991, unpublished, and filed in the name of the same applicant. This application provides temporal windowing, in addition to switching the reflector, to eliminate multipaths. The 25 measurements are made in narrow band this simplifies the calculations made by the instrumentation. However, the telemetry technique presented in the two applications in question has drawbacks: the subtraction step performed to eliminate parasitic reflections on the environment requires switching between two states of the reflection device. This switching must be controlled in real time by a remote control and the time constraints associated with this command may be difficult to achieve; - Taking into account the two switching states of the reflector device requires the use of a computer having a large computing capacity since it must perform complex measurements and calculations for the two states of the device. Doubling the amount of computation slows the measurements. The aim of the present invention is to propose a method making it possible to rapidly and very accurately measure the displacement of a reflector with respect to a measurement antenna, by eliminating the multipaths while avoiding the constraint of a reflection device with two radio states.

Un but subsidiaire de la présente invention est de réaliser un dispositif qui soit apte à mettre en oeuvre la méthode de mesure décrite dans l'invention. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par une méthode de mesure de déplacement relatif d'un réflecteur par rapport à une antenne de mesure, caractérisée en ce: a) on transmet au réflecteur à l'aide de ladite antenne un signal hyperfréquence centré autour d'une 30 première fréquence ; b) on multiplie, au niveau dudit réflecteur, ledit signal hyperfréquence émis par ladite antenne par un train d'impulsions pour élargir le spectre du signal hyperfréquence ; c) on reçoit ledit signal hyperfréquence de spectre ainsi élargi à une seconde fréquence distincte de ladite première fréquence ; d) on translate à ladite première fréquence ledit signal hyperfréquence reçu à ladite seconde 10 fréquence ; e) on mesure un signal caractéristique qui est fonction du rapport complexe entre ledit signal reçu ainsi translaté à ladite première fréquence et ledit signal émis par ladite antenne ; 15 f) on calcule la phase dudit signal reçu translaté à ladite première fréquence par rapport audit signal émis ; les étapes (a) à (f) étant effectuées pour deux positions du réflecteur, le déplacement du réflecteur 20 étant obtenu à partir de la phase ainsi calculée pour la première position et de la phase ainsi calculée pour la seconde position. L'invention concerne également un réflecteur 25 permettant de mettre en oeuvre la méthode selon l'invention. Ainsi, l'invention concerne un réflecteur actif comprenant une antenne de réception pour recevoir un signal hyperfréquence, un commutateur relié à la sortie de ladite antenne de réception et une antenne 30 d'émission , ledit réflecteur étant caractérisé en ce que ledit commutateur est piloté de manière autonome par un oscillateur et commute alternativement la sortie de ladite antenne de réception à l'entrée d'un amplificateur hyperfréquence ou à une impédance pour élargir le spectre dudit signal hyperfréquence reçu, ladite sortie dudit amplificateur étant reliée à ladite antenne d'émission pour émettre ledit signal hyperfréquence de spectre ainsi élargi. L'invention concerne également un système de mesure du déplacement relatif du réflecteur selon l'invention par rapport à une antenne de mesure, ladite antenne de mesure étant reliée à un module d'émission et de réception, lesdits modules d'émission et de réception étant reliés à une instrumentation pour calculer ledit déplacement à partir des signaux émis par ledit module d'émission et fournis par ledit module de réception, ledit module d'émission envoyant à travers ladite antenne un signal hyperfréquence à une première fréquence vers ledit réflecteur, ledit réflecteur renvoyant vers ladite antenne ledit signal hyperfréquence de spectre élargi, ledit module de réception étant configuré pour sélectionner un signal reçu par ladite antenne à une seconde fréquence distincte de ladite première fréquence. A subsidiary object of the present invention is to provide a device that is able to implement the measurement method described in the invention. PRESENTATION OF THE INVENTION The present invention is defined by a method for measuring the relative displacement of a reflector with respect to a measuring antenna, characterized in that: a) a microwave signal is transmitted to the reflector with the aid of said antenna; centered around a first frequency; b) multiplying, at said reflector, said microwave signal emitted by said antenna by a train of pulses to widen the spectrum of the microwave signal; c) receiving said microwave spectrum signal thus expanded at a second frequency distinct from said first frequency; d) translating at said first frequency said microwave signal received at said second frequency; e) measuring a characteristic signal which is a function of the complex ratio between said received signal thus translated at said first frequency and said signal transmitted by said antenna; F) calculating the phase of said received signal translated at said first frequency with respect to said transmitted signal; steps (a) to (f) being performed for two positions of the reflector, the displacement of the reflector 20 being obtained from the phase thus calculated for the first position and the phase thus calculated for the second position. The invention also relates to a reflector 25 for implementing the method according to the invention. Thus, the invention relates to an active reflector comprising a receiving antenna for receiving a microwave signal, a switch connected to the output of said receiving antenna and a transmitting antenna, said reflector being characterized in that said switch is driven autonomously by an oscillator and alternately switches the output of said receiving antenna to the input of a microwave amplifier or an impedance to widen the spectrum of said received microwave signal, said output of said amplifier being connected to said transmitting antenna for transmitting said spectrum microwave signal thus expanded. The invention also relates to a system for measuring the relative displacement of the reflector according to the invention with respect to a measurement antenna, said measurement antenna being connected to a transmission and reception module, said transmitting and receiving modules being connected to an instrumentation for calculating said displacement from the signals emitted by said transmitting module and supplied by said receiving module, said transmitting module sending through said antenna a microwave signal at a first frequency to said reflector, said reflector returning to said antenna said broadband microwave signal, said receiving module being configured to select a signal received by said antenna at a second frequency distinct from said first frequency.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, fait en référence aux figures jointes parmi lesquelles : - la figure 1 illustre schématiquement un système de mesure de distance selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 représente un mode de réalisation 5 du réflecteur utilisé dans le système de la figure 1 ; - la figure 3 représente schématiquement le spectre du signal hyperfréquence élargi par le réflecteur selon l'invention ; - la figure 4 représente un système 10 hyperfréquence équivalent au système de la figure 1. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS L'idée à la base de l'invention est d'utiliser le fait que les réflexions du signal sur l'environnement 15 sont à la même fréquence que la fréquence d'émission du signal LOS. Il est ainsi proposé d'élargir le spectre du signal au niveau du réflecteur et de recevoir le signal à une fréquence légèrement différente du signal émis afin de ne prendre en compte que les signaux LOS. 20 On élimine ainsi la nécessité d'utiliser un réflecteur à plusieurs états radioélectriques, et donc de télécommander en temps réel les états radioélectriques du réflecteur. D'autre part, la charge du calculateur est allégée puisque seuls les calculs 25 pour un état unique du dispositif sont désormais nécessaires. Selon l'invention, on utilise un système hyperfréquence comprenant une première antenne et au moins un réflecteur comprenant un dispositif permettant 30 d'élargir le spectre en fréquence du signal envoyé par la première antenne. Le réflecteur est monté sur un objet dont on souhaite connaître le déplacement relatif. Le déplacement du réflecteur par rapport à l'antenne peut être obtenu à l'aide du paramètre S du 5 système hyperfréquence, qui ne sera mesuré que pour un unique état du réflecteur. Plus précisément, la figure 1 représente un système hyperfréquence, 100, selon un mode de réalisation de l'invention. 10 Le dispositif de mesure comprend une antenne d'émission 111, reliée à un module d'émission 140, une antenne de réception 113, reliée à un module de réception 150. Les liaisons entre les antennes 111, 113 et les modules d'émission 140 de réception 150 sont 15 réalisées par des câbles coaxiaux 120. Le signal el de fréquence fo émis par l'antenne 111 est fourni à des moyens de mesure de paramètres S, 160, par exemple un analyseur de réseau. Dans le module de réception 150, le signal reçu à une fréquence 20 distincte de lb est traité afin de fournir un signal sl de fréquence fo aux moyens de mesure de paramètres S, 160. L'acheminement des signaux e1 et sl aux moyens de mesure 160 est réalisé, par exemple, au moyen de câbles coaxiaux. Les paramètres S obtenus par les moyens de 25 mesure 160 sont ensuite transmis à des moyens de calcul 170. Les antennes 111 et 113 sont supposées colloquées. Dans un mode de réalisation non représenté, le dispositif de mesure comprend une seule antenne 30 reliée à un duplexeur, l'entrée du duplexeur étant alors reliée au module d'émission et sa sortie étant reliée au module de réception. Les moyens de contrôle 180 pilotent le module d'émission 140, le module de réception 150, les moyens 5 de mesure 160 et les moyens de calcul 170. Les moyens de mesure 160, les moyens de calcul 170 et les moyens de contrôle 180 forment l'instrumentation du système. La figure 2 illustre schématiquement un exemple 10 de réalisation du réflecteur 112. Le réflecteur est de type actif. De manière générale, on appelle réflecteur de type actif, un réflecteur amplifiant l'onde reçue avant de la réfléchir. Dans cet exemple, le réflecteur est constitué 15 d'une première antenne 210, par exemple une antenne cornet ou une antenne .patch qui est peu sélective et peu dispersive en fréquence. Le réflecteur est équipé d'un commutateur rapide 220 relié à l'antenne 210. Le commutateur rapide 220 est piloté de manière autonome 20 par un oscillateur 250. L'oscillateur 250 envoie un signal de commutation Sc. Le signal Sc peut être représenté temporellement par un train d'impulsions de largeur a.T, (avec un rapport cyclique a<1), les fronts 25 montants de deux impulsions étant espacés de Tc=7 Avantageusement, comme représenté, la sortie de la première antenne est connectée via un commutateur rapide 220, à l'entrée d'un amplificateur hyperfréquence 240 lors d'une impulsion de largeur oc 30 .Tc, ou sinon à une charge, 230, de 50Q. La sortie de l'amplificateur hyperfréquence 240 est connectée à une seconde antenne 216, soit directement, soit à travers un filtre 217. Selon une première variante non représentée, le réflecteur 112 comprend une antenne unique, un 5 duplexeur relié à ladite antenne unique, un commutateur, commutant la sortie du duplexeur, soit sur une impédance, soit sur l'entrée d'un amplificateur hyperfréquence. La sortie de l'amplificateur est reliée à l'entrée du duplexeur, soit directement par le biais 10 d'un câble coaxial, soit à travers un filtre 217. Dans l'exemple de réalisation illustré, le commutateur rapide 220 peut être un commutateur électromécanique de type MEMS RF ou encore un commutateur RF à diode PIN, bien connu de l'homme du 15 métier. L'oscillateur 250 est un oscillateur de haute précision, par exemple du type à quartz isolé thermiquement, à faible coût et consommation réduite. Un oscillateur à quartz isolé thermiquement peut être 20 réalisé par encapsulation de l'oscillateur dans une couche d'isolation Aerogel. Bien qu'un oscillateur à quartz ainsi réalisé ait une fréquence très stable, on pourra associer à l'oscillateur à quartz de fréquence fc, une varicap pour limiter l'excursion en 25 fréquence autour de f,, ou bien réaliser une structure à boucle d'asservissement de phase afin de renforcer la stabilité de la fréquence d'oscillation. Le dispositif formé par l'oscillateur 250 et le commutateur rapide 220 permet de multiplier le signal 30 temporel hyperfréquence de fréquence fo reçu au niveau de l'antenne 210 du réflecteur 112, par une succession d'impulsions de largeur a.T, La figure 3 illustre le spectre du signal hyperfréquence reçu en entrée de l'amplificateur 240. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other features and advantages of the invention will appear on reading a preferred embodiment of the invention, with reference to the attached figures in which: FIG. 1 schematically illustrates a system for measuring distance according to a first embodiment of the invention; Figure 2 shows an embodiment of the reflector used in the system of Figure 1; FIG. 3 diagrammatically represents the spectrum of the microwave signal expanded by the reflector according to the invention; FIG. 4 represents a microwave system equivalent to the system of FIG. 1. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS The idea underlying the invention is to use the fact that the reflections of the signal on the environment are at the same frequency as the LOS signal transmission frequency. It is thus proposed to widen the spectrum of the signal at the reflector and to receive the signal at a slightly different frequency of the transmitted signal in order to take into account only the LOS signals. This eliminates the need to use a reflector with several radio states, and thus to remotely control the radio states of the reflector in real time. On the other hand, the load of the computer is lightened since only calculations for a single state of the device are now necessary. According to the invention, a microwave system comprising a first antenna and at least one reflector comprising a device for enlarging the frequency spectrum of the signal sent by the first antenna is used. The reflector is mounted on an object whose relative displacement is desired. The displacement of the reflector with respect to the antenna can be obtained using the parameter S of the microwave system, which will be measured only for a single state of the reflector. More precisely, FIG. 1 represents a microwave system, 100, according to one embodiment of the invention. The measuring device comprises a transmitting antenna 111, connected to a transmission module 140, a receiving antenna 113, connected to a receiving module 150. The links between the antennas 111, 113 and the transmission modules 140 of the reception 150 are made by coaxial cables 120. The signal el of frequency fo emitted by the antenna 111 is supplied to measurement means S, 160, for example a network analyzer. In the receiving module 150, the received signal at a frequency distinct from 1b is processed to provide a signal s1 of frequency f0 to the parameter measuring means S160. The routing of signals e1 and s1 to the measuring means 160 is realized, for example, by means of coaxial cables. The parameters S obtained by the measuring means 160 are then transmitted to computing means 170. The antennas 111 and 113 are assumed to be collocated. In an embodiment not shown, the measuring device comprises a single antenna 30 connected to a duplexer, the input of the duplexer then being connected to the transmission module and its output being connected to the receiving module. The control means 180 control the transmission module 140, the reception module 150, the measuring means 160 and the calculation means 170. The measuring means 160, the calculation means 170 and the control means 180 form instrumentation of the system. FIG. 2 schematically illustrates an exemplary embodiment of the reflector 112. The reflector is of the active type. In general, an active reflector is a reflector amplifying the received wave before reflecting it. In this example, the reflector consists of a first antenna 210, for example a horn antenna or a patch antenna which is not very selective and has low frequency dispersion. The reflector is equipped with a fast switch 220 connected to the antenna 210. The fast switch 220 is driven autonomously by an oscillator 250. The oscillator 250 sends a switching signal Sc. The signal Sc can be represented temporally. by a pulse train of width aT, (with a duty ratio a <1), the rising edges of two pulses being spaced from Tc = 7 Advantageously, as shown, the output of the first antenna is connected via a fast switch 220, at the input of a microwave amplifier 240 during a pulse of width 30 Tc, or else at a load, 230, 50Q. The output of the microwave amplifier 240 is connected to a second antenna 216, either directly or through a filter 217. According to a first variant not shown, the reflector 112 comprises a single antenna, a duplexer connected to said single antenna, a switch, switching the output of the duplexer, either on an impedance or on the input of a microwave amplifier. The output of the amplifier is connected to the input of the duplexer, either directly through a coaxial cable, or through a filter 217. In the exemplary embodiment illustrated, the fast switch 220 can be a switch electromechanical type MEMS RF or a PIN diode RF switch, well known to those skilled in the art. Oscillator 250 is a high precision oscillator, for example of thermally isolated quartz type, low cost and low consumption. A thermally insulated quartz oscillator can be made by encapsulating the oscillator in an airgel insulation layer. Although a quartz oscillator thus produced has a very stable frequency, it will be possible to associate with the quartz oscillator of frequency fc a varicap to limit the frequency excursion around f ,, or to realize a loop structure. phase control to enhance the stability of the oscillation frequency. The device formed by the oscillator 250 and the fast switch 220 makes it possible to multiply the microwave frequency signal of frequency f 0 received at the antenna 210 of the reflector 112 by a succession of pulses of width aT. FIG. the spectrum of the microwave signal received at the input of the amplifier 240.

Si l'on compare les spectres en fréquence du signal reçu au niveau de l'antenne 210 et celui du signal reçu en entrée de l'amplificateur 240, la raie à fo du signal de type sinusoïdal reçu au niveau de l'antenne 210 est remplacée par une enveloppe en sinus cardinal centré sur fo et qui passe par 0 aux fréquences multiples de l'inverse de la largeur Le lobe principal autour de fo a une largeur à la base de 2/a.T, et comprend des raies aux fréquences multiples de fc. Le choix des paramètres a et Tc. détermine la forme du spectre du signal reçu en entrée de l'amplificateur 240. On choisira notamment des valeurs de a et Tc de sorte que l'atténuation en amplitude des fréquences comprises dans le lobe principal et proches de fo soit faible par rapport à l'amplitude de la fréquence centrale fo. L'écart Af est choisi de telle sorte que Af«(7ci afin que le signal de fréquence fo+tlf ou fi)--Af sélectionné au niveau du module récepteur 150 ait un rapport signal à bruit suffisant pour permettre son 25 exploitation. Avantageusement, la valeur fo + Af ou fo - Af sera choisie suffisamment éloignée de la valeur fo de sorte que les signaux issus des réflexions sur l'environnement soient éliminés à la réception par le 30 module de réception 150 comme cela sera décrit plus loin. La valeur Af est typiquement choisie dans une plage de valeurs allant de quelques dizaines à quelques centaines de Hz. La fréquence fc pourra être choisie sur une large 5 plage de fréquences, en fonction de deux critères : - l'élargissement du spectre désiré et notamment l'amplitude désirée du signal à la fréquence fo ± Af - le coût des oscillateurs. 10 Un compromis avantageux est de choisir fc inférieure ou égale à quelques MHz pour fo de l'ordre de quelques GHz. Le réflecteur, notamment le commutateur 220 et, 15 le cas échéant l'amplificateur 240, peuvent être alimentés par une source d'énergie autonome telle qu'une pile ou une batterie équipant le réflecteur ou bien par une source d'alimentation externe. Dans ce second cas, si les moyens de contrôle 180 sont reliés 20 au réflecteur 112 par un bus de contrôle, ce bus pourra également assurer l'alimentation du réflecteur. Selon une variante avantageuse de réalisation, l'alimentation du réflecteur sera directement assurée par l'onde électromagnétique incidente. Dans ce cas, le signal 25 reçu par l'antenne 210 est redressé et permet de charger une capacité, selon le même principe que l'alimentation d'une radio-étiquette (RFID tag) classique. Le module récepteur 150 reçoit le signal issu de 30 l'antenne 216 du réflecteur 112 ainsi que des signaux de fréquence fo correspondant à des réflexions parasites sur l'environnement. Le module récepteur comprend avantageusement, des moyens de filtrage pour sélectionner le signal reçu par l'antenne 113 à la fréquence fo+Af ou bien fo En outre, il comporte, en sortie des moyens de filtrage, des moyens pour translater à la fréquence fo le signal sélectionné par les moyens de filtrage. Cette translation a pour but de pouvoir comparer à la même fréquence fi), la phase du signal émis par l'antenne 111 et la phase du signal 10 reçu et traité au niveau du module de réception 150. Grâce au filtrage et à la translation de fréquence effectués dans le module de réception 150, seuls les signaux LOS sont pris en compte et les signaux correspondant aux réflexions parasites sur 15 l'environnement de fréquence fO sont éliminés. On remarque qu'il n'est plus nécessaire d'effectuer un traitement du signal pour deux états radioélectriques du réflecteur pour éliminer la contribution des signaux parasites sur l'environnement. 20 Avantageusement, les moyens de filtrage et de translation en fréquence peuvent être commandés par les moyens de contrôle 180. Revenant à la figure 1, l'ensemble représenté en traits discontinus, comprenant l'antenne d'émission 25 111, le réflecteur 112, l'antenne de réception 113, le module de réception 150, les câbles coaxiaux 120, ainsi que l'environnement situé entre l'antenne et le réflecteur, représenté en trait discontinu, peut être considéré comme un quadripôle Q bouclé sur une 30 charge Z. Comparing the frequency spectra of the signal received at the antenna 210 and that of the signal received at the input of the amplifier 240, the line at fo of the sinusoidal signal received at the antenna 210 is replaced by a cardinal sine envelope centered on fo and passing through 0 at multiple frequencies of the inverse of the width The main lobe around fo has a width at the base of 2 / aT, and includes lines at multiple frequencies of fc. The choice of parameters a and Tc. determines the shape of the spectrum of the signal received at the input of the amplifier 240. In particular, values of a and Tc will be chosen so that the attenuation in amplitude of the frequencies comprised in the main lobe and close to fo is small compared to amplitude of the central frequency fo. The gap Δf is chosen so that Δf (7c so that the frequency signal fo + tlf or )f) Δt selected at the receiver module 150 has a signal-to-noise ratio sufficient to permit its operation. Advantageously, the value fo + Af or fo-Af will be chosen sufficiently far from the value fo so that the signals coming from the reflections on the environment are eliminated on reception by the reception module 150 as will be described later. The value Af is typically chosen in a range of values ranging from a few tens to a few hundreds of Hz. The frequency fc may be chosen over a wide range of frequencies, according to two criteria: the broadening of the desired spectrum and in particular the desired amplitude of the signal at the frequency fo ± Af - the cost of the oscillators. An advantageous compromise is to choose fc less than or equal to a few MHz for fo of the order of a few GHz. The reflector, in particular the switch 220 and, where appropriate, the amplifier 240, may be powered by a stand-alone power source such as a battery or a battery fitted to the reflector or by an external power source. In this second case, if the control means 180 are connected to the reflector 112 by a control bus, this bus can also supply the reflector. According to an advantageous variant of embodiment, the supply of the reflector will be directly ensured by the incident electromagnetic wave. In this case, the signal 25 received by the antenna 210 is rectified and can load a capacity, according to the same principle as the power supply of a conventional radio-tag (RFID tag). The receiver module 150 receives the signal from the antenna 216 of the reflector 112 as well as signals of frequency fo corresponding to parasitic reflections on the environment. The receiver module advantageously comprises filtering means for selecting the signal received by the antenna 113 at the frequency fo + Δf or else. In addition, it comprises, at the output of the filtering means, means for translating at the frequency fo. the signal selected by the filtering means. This translation is intended to be able to compare the phase of the signal emitted by the antenna 111 and the phase of the signal received and processed at the level of the reception module 150 with the same frequency fi). Thanks to the filtering and the translation of In the receive module 150, only the LOS signals are taken into account and the signals corresponding to the spurious reflections on the frequency environment f0 are eliminated. Note that it is no longer necessary to perform a signal processing for two radio states of the reflector to eliminate the contribution of parasitic signals to the environment. Advantageously, the filtering and frequency translation means may be controlled by the control means 180. Returning to FIG. 1, the assembly represented in broken lines, comprising the transmitting antenna 111, the reflector 112, the receiving antenna 113, the receiving module 150, the coaxial cables 120, as well as the environment located between the antenna and the reflector, shown in broken lines, can be considered as a quadrupole Q looped on a load Z .

Le schéma du système hyperfréquence équivalent a été représenté en figure 4. Le quadripôle Q a une première entrée e1 et une première sortie fi correspondant respectivement à la sortie du module 5 d'émission 140 et à la sortie du module de réception 150. La seconde sortie s2 du quadripôle correspond à l'onde reçue sur le réflecteur et la seconde entrée e2 à celle renvoyée par ce dernier à l'antenne. Le réflecteur est lui-même modélisé par la charge Z. On 10 rappelle que les paramètres S d'un quadripôle, sont définis par : Su = hl ; S21 = 2 ; S12 = - ; S22k ai ai a2 15 où a1 et a2 sont les amplitudes complexes des ondes entrantes en et e2, k et b2 sont les amplitudes complexes des ondes sortantes en s et 1 s2. Les paramètres S sont, de manière équivalente, les coefficients de la matrice de dispersion du quadripôle.The diagram of the equivalent microwave system has been shown in FIG. 4. The quadrupole Q has a first input e1 and a first output fi respectively corresponding to the output of the transmission module 140 and to the output of the reception module 150. The second output s2 of the quadrupole corresponds to the wave received on the reflector and the second input e2 to that returned by the latter to the antenna. The reflector is itself modeled by the load Z. It is recalled that the parameters S of a quadrupole are defined by: Su = h1; S21 = 2; S12 = -; S22k ai ai a2 15 where a1 and a2 are the complex amplitudes of the incoming waves en and e2, k and b2 are the complex amplitudes of the outgoing waves in s and 1 s2. The parameters S are, equivalently, the coefficients of the quadrupole dispersion matrix.

20 Les moyens de mesure 160 déterminent le paramètre du système hyperfréquence, c'est-à-dire l'amplitude et la phase du rapport entre le signal fi et de fréquence fo et le signal el et de fréquence fo On notera Sil(f) le paramètre Su mesuré à la 25 fréquence f = fo . Comme décrit en détail plus loin, les moyens de calcul 170 déterminent à partir des valeurs du signal (1) a2 émis e1 et du signal. LOS s1, la phase du signal LOS SIAM- Cette opération est effectuée pour une première position du réflecteur par rapport à l'antenne 111 puis 5 pour une seconde position du réflecteur par rapport à l'antenne 111. Les moyens de calcul déduisent le déplacement SD du réflecteur (et donc, le cas échéant, de l'objet sur lequel le réflecteur est monté) à l'aide des phases du signal LOS obtenues pour ces deux 10 positions. L'antenne 111 émet un signal hyperfréquence à la fréquence fo - Dans une première étape alors que le réflecteur occupe une première position, on mesure le paramètre 15 S11(f) et on calcule la phase w (f) entre le signal LOS et le signal émis. On suppose que le déplacement du réflecteur pendant le temps de la première mesure de phase est négligeable.The measuring means 160 determine the parameter of the microwave system, that is to say the amplitude and the phase of the ratio between the signal fi and frequency fo and the signal el and of frequency fo. Note Sil (f) the parameter Su measured at the frequency f = fo. As described in detail below, the calculation means 170 determine from the values of the signal (1) a2 emitted e1 and the signal. LOS s1, the phase of the signal LOS SIAM- This operation is performed for a first position of the reflector with respect to the antenna 111 and then 5 for a second position of the reflector with respect to the antenna 111. The calculation means deduce the displacement SD of the reflector (and thus, if appropriate, of the object on which the reflector is mounted) using the phases of the LOS signal obtained for these two positions. The antenna 111 emits a microwave signal at the frequency fo. In a first step while the reflector occupies a first position, the parameter S11 (f) is measured and the phase w (f) between the LOS signal and the signal is calculated. signal issued. It is assumed that the displacement of the reflector during the time of the first phase measurement is negligible.

20 Cette étape est répétée pour une seconde position du réflecteur. Plus précisément, alors que le réflecteur occupe une seconde position, on mesure le paramètre S11(f) et on calcule la phase (p2W entre le signal LOS et le 25 signal émis. On calcule ensuite la différence de phase du signal LOS entre la seconde et la première positions, soit : 30 5^99(f)- W2(f)-491(f) (2) et on en déduit le déplacement relatif du réflecteur, ou de l'objet, entre ces deux positions par : (f) 27r. f8çg(f) ( 3 ) On notera que la mesure de déplacement relatif n'est valide que si la rotation de phase induite par le déplacement est inférieure à 2.n (5ç (f) étant défini modulo 27r, autrement dit que si le déplacement est 10 inférieur à la longueur d'onde à la fréquence considérée. A défaut, le déplacement serait obtenu à un multiple de À= c/f0 près. Enfin, le télémètre hyperfréquence selon la présente invention peut encore permettre de mesurer la 15 distance absolue à un objet. Pour ce faire, on place d'abord le réflecteur en une position de référence et on somme ensuite les déplacements relatifs mesurés en une pluralité d'instants successifs. Avantageusement, les mesures sont effectuées avec une période choisie 20 suffisamment faible pour que le déplacement du réflecteur n'excède pas la longueur d'onde à la fréquence fo entre deux instants de mesure consécutifs. La distance de l'objet à l'instant t=]0.9 par rapport à la position de référence s'obtient alors 25 simplement par : E SDn (4) où 54, est le déplacement, entre les instants (n-1)0, et ne, obtenu par la méthode de mesure précédente. On remarquera que dans la méthode de mesure selon l'invention, on procède à des mesures de paramètre S sans changement d'état du réflecteur. Contrairement à l'art antérieur, le calculateur peut être choisi beaucoup moins performant que dans l'art antérieur.10 This step is repeated for a second position of the reflector. More precisely, while the reflector occupies a second position, the parameter S11 (f) is measured and the phase (p2W between the LOS signal and the emitted signal is calculated, and the phase difference of the LOS signal between the second signal and the second signal is calculated. and the first positions, ie: 5 * 99 (f) -W2 (f) -491 (f) (2) and the relative displacement of the reflector, or object, between these two positions is deduced by: f) 27r f8çg (f) (3) It should be noted that the relative displacement measurement is valid only if the phase rotation induced by the displacement is less than 2.n (5c (f) being defined modulo 27r, otherwise says that if the displacement is less than the wavelength at the frequency considered, failing this, the displacement would be obtained at a multiple of λ = c / f 0. Finally, the microwave range finder according to the present invention can still make it possible to to measure the absolute distance to an object by first placing the reflector in a position d e reference and then sum the measured relative displacements in a plurality of successive instants. Advantageously, the measurements are made with a period chosen to be sufficiently small so that the displacement of the reflector does not exceed the wavelength at the frequency fo between two consecutive measurement instants. The distance of the object at time t = 0.9 from the reference position is then simply obtained by: E SDn (4) where 54 is the displacement between times (n-1) 0 , and not, obtained by the previous measurement method. It will be noted that in the measurement method according to the invention, measurements of parameter S are carried out without a change of state of the reflector. Unlike the prior art, the computer can be chosen much less efficient than in the prior art.

Claims (3)

REVENDICATIONS1. Méthode de mesure de déplacement relatif d'un réflecteur (112) par rapport à une antenne de mesure (111, 113), caractérisée en ce que: a) on transmet au réflecteur à l'aide de ladite antenne un signal hyperfréquence centré autour d'une première fréquence ; b) on multiplie, au niveau dudit réflecteur 10 (112), ledit signal hyperfréquence émis par ladite antenne par un train d'impulsions pour élargir le spectre du signal hyperfréquence ; c) on reçoit ledit signal hyperfréquence de spectre ainsi élargi à une seconde fréquence distincte 15 de ladite première fréquence ; d) on translate à ladite première fréquence ledit signal hyperfréquence reçu à ladite seconde fréquence ; e) on mesure un signal caractéristique (S) qui 20 est fonction du rapport complexe entre ledit signal reçu ainsi translaté à ladite première fréquence et ledit signal émis par ladite antenne (111) ; f) on calcule la phase dudit signal reçu translaté à ladite première fréquence par rapport audit 25 signal émis ; les étapes (a) à (f) étant effectuées pour deux positions du réflecteur, le déplacement du réflecteur étant obtenu à partir de la phase ainsi calculée pour la première position et de la phase ainsi calculée pour 30 la seconde position. REVENDICATIONS1. Method for measuring the relative displacement of a reflector (112) with respect to a measuring antenna (111, 113), characterized in that: a) a microwave signal centered around the antenna is transmitted to the reflector with the aid of said antenna; a first frequency; b) multiplying, at said reflector 10 (112), said microwave signal emitted by said antenna by a pulse train to widen the spectrum of the microwave signal; c) receiving said microwave frequency signal thus broadened at a second frequency distinct from said first frequency; d) translating at said first frequency said microwave signal received at said second frequency; e) measuring a characteristic signal (S) which is a function of the complex ratio between said received signal thus translated at said first frequency and said signal transmitted by said antenna (111); f) calculating the phase of said received signal translated at said first frequency with respect to said transmitted signal; steps (a) to (f) being performed for two positions of the reflector, the displacement of the reflector being obtained from the phase thus calculated for the first position and the phase thus calculated for the second position. 2. Réflecteur (112) actif comprenant une antenne de réception (210) pour recevoir un signal hyperfréquence, un commutateur (220) relié à la sortie de ladite antenne de réception (210) et une antenne d'émission (216), ledit réflecteur étant caractérisé en ce que ledit commutateur (220) est piloté de manière autonome par un oscillateur (250) et commute alternativement la sortie de ladite antenne de réception (210) à l'entrée d'un amplificateur hyperfréquence (240) ou à une impédance (230) pour élargir le spectre dudit signal hyperfréquence reçu, ladite sortie dudit amplificateur (240) étant reliée à ladite antenne d'émission (216) pour émettre ledit signal hyperfréquence de spectre ainsi élargi. An active reflector (112) comprising a receiving antenna (210) for receiving a microwave signal, a switch (220) connected to the output of said receiving antenna (210), and a transmitting antenna (216), said reflector characterized in that said switch (220) is autonomously driven by an oscillator (250) and alternately switches the output of said receiving antenna (210) to the input of a microwave amplifier (240) or to an impedance (230) for broadening the spectrum of said received microwave signal, said output of said amplifier (240) being connected to said transmitting antenna (216) for transmitting said broadened spectrum microwave signal. 3. Système de mesure du déplacement relatif d'un réflecteur (112) selon la revendication 2 par rapport à une antenne de mesure (111, 113), ladite antenne de mesure (111,113) étant reliée à un module d'émission (140) et de réception (150), lesdits modules d'émission (140) et de réception (150) étant reliés à une instrumentation (160, 170, 180) pour calculer ledit déplacement à partir des signaux émis par ledit module d'émission et fournis par ledit module de reception, ledit module d'émission envoyant à travers ladite antenne un signal hyperfréquence à une première fréquence vers ledit réflecteur (112), ledit réflecteur renvoyant vers ladite antenne ledit signal hyperfréquence de spectre élargi, ledit module de réception (150) étant configuré pour sélectionner unsignal reçu par ladite antenne (111, 113) à une seconde fréquence distincte de ladite première fréquence. 3. System for measuring the relative displacement of a reflector (112) according to claim 2 with respect to a measuring antenna (111, 113), said measuring antenna (111, 113) being connected to a transmission module (140) and receiving (150), said transmit (140) and receive (150) modules being connected to an instrumentation (160, 170, 180) for computing said displacement from the signals transmitted by said transmit module and provided by said receiving module, said transmitting module sending through said antenna a microwave signal at a first frequency to said reflector (112), said reflector returning to said antenna said broadband microwave signal, said receiving module (150) being configured to select a signal received by said antenna (111, 113) at a second frequency distinct from said first frequency.