Sujets abordés : La calculatrice et les documents de cours

Préparation BM RESEAUX ET COMSAT 11.1

Devoir par correspondance Physique appliquée Sujet N°1

Sujet N°1 page 1/25

Sujets abordés :

Algèbre de Boole, portes logiques, numérisation.

La calculatrice et les documents de cours sont autorisés

Le radar LRR (LONG RANGE RADAR )

Préparation BM RESEAUX ET COMSAT


1) Description du système technique Le LRR (S1850M) est un radar de veille air tridimensionnel à balayage électro-nique travaillant dans la bande DELTA. Il a été optimisé pour la détection loin-taine des pistes air, la détection moyenne portée sur des aéronefs de faible SER et la localisation surface. Il assure une veille permanente Air et Surface et fait automatiquement la détection, l’initialisation de la poursuite et la poursuite des pistes aériennes (Hélicoptère inclus). Le LRR assure une veille air sur 360° avec un site maximal de 70°, et a une por-tée instrumentée de 400 Km (environ 215 nautiques), et une altitude de 35 Km entre 15 Km et 60 Km pour la transition surface/air. Ce radar, inclus dans le système PAAMS (système de missile anti-aérien princi-pal), permet grâce à sa capacité longue portée sur des pistes air d’effectuer des désignations d’objectifs pour le système PAAMS en complément du radar de poursuite EMPAR. Il équipe les frégates Horizon françaises et italiennes. 2) Schéma fonctionnel de niveau 1 du système technique



3) Schéma fonctionnel de niveau 2 de l’objet technique



4) Le diagramme FAST simplifié



5) Le radar et son environnement

5.1) Le système de combat

Intégré au système de combat, le radar LRR fait partie de la fonction recueil de l’information dans la détection air et surface. Les différentes fonctions du sys-tème de combat sont données ci-dessous :

Les moyens d’actions et de recueil de l’information du bâtiment sont les sui-vants :



5.2) L’architecture du système de combat



6) Diagramme sagittal

Le DTS (data transfert system) est le réseau tactique bord. Il permet l’échange de données entre les différents senseurs, les systèmes d’armes et le système de direction de combat CMS (COMBAT MANAGMENT SYSTEM). Le DTS est un réseau du type FDDI .

7) Description matérielle (voir dossier annexe)



8) Etude de la fonction technique FT121 (transmettre l’énergie électro-magnétique)

8.1) Schéma fonctionnel de niveau 1

8.2) Schéma fonctionnel de niveau 2 (FT1211 à FT12111)

8.3) La chaine de transmission ( voir dossier annexe)



9) Analyse fonctionnelle de FT12111 (Contrôler et protéger la chaine de transmission)



L’unité de contrôle de transmission reçoit des consignes des unités :

- contrôle de la stabilisation et séquencement - Management du système

et renvoit des messages d’états notamment des codes erreurs vers ces mêmes unités.

L’unité permet : -De contrôler l’état de la transmission et de ses différents modes de fonc-tionnement - D’évaluer les variables d’états des différents éléments de l’armoire et de protéger ses éléments face à des modes opératoires hasardeux.



- De permettre une gestion locale de l’unité grâce à des touches et des té-moins lumineux - De permettre une gestion délocalisée grâce à une console distante

Le transmetteur a 2 modes de puissance : - Puissance élevée - Puissance faible Ces 2 modes de puissance ainsi que la commutation du switche guide d’onde sont assurées par l’unité de contrôle. Le mode principal du transmetteur en opération est le mode de puissance élevée. Dans ce mode les 32 amplificateurs de puissance peuvent être utilisés.

9.3) Solution technologique : Le calculateur RCU




T ra ite m e n t m ic ro p ro g ra m m é d e l’in fo rm a tio n

G é n é ra tio n d e s s ig n a u x d e s y n c h ro n is a tio n d u

C B U S

P ilo ta g e d e l’a ff ic h a g e

S é le c tio n e t c o m m a n d e d e s

é lé m e n ts d e la c h a in e d e tra n s m is s io n

A c q u is it io n d e s s ig n a u x d e c o n trô le d e

tra n s m is s io n

A C D R E SA C F A IL

P S R C T F LL V F A IL

W G S W P AW G S W P B

T R N S F R AT R N S F R BM A S W T X

R F L P W R DL R E S E T

R E M O T AG R D P L ST E R R O RR E S E T IN

R A D H A Z AR A D H A Z BT X P W R 1T X P W R 2

S E C P W R 1S E C P W R 2

S E C T O RG G P V A R

F W F A IL A

A S E L E C TB S E L E C TD R V X F E RS Y S R E S

F W F A IL B

D R V P S AD R V P S BP U M P O NP A F P S O NL V S U P O NP S R T C O N

G G P 0 ---3

R F S L C T A --D S é le c tio n d e s 4 g ro u p e s d e 8 m o d u le s

S ig n a l d e g r ille d e s 4 g ro u p e s d e

8 m o d u le s

In te r fa ç a g ete rm in a l d e

m a in te n a n c e e t im p r im a n te

D U A R T IR

T X D 0

T X D 1

R T ST X C PT X D

IR S

S E L E C T 1 --8

A c q u is it io n d e s v a r ia b le s d ’é ta ts

c r it iq u e s d u tra n s m e tte u r e t s é le c tio n d e s 8

m o d u le s d e p u is s a n c e

R M F C S P 0R M F C S P 1R M F C S P 2

R E S IN

C F _ A C KR A D H A Z _ IN T

D R P R T AD R P A P AD R P R T BD R P A P BD R V E R R AD P A E R A

D R V E R R BD P A E R B

P A P R T 1 ---8

P A E R R 1 ---8

A c q u is it io n d e l’é ta t

d u tra n s m e tte u r e t d e s c o n s ig n e s

m a n u e lle s P ilo ta g e d e s

v o y a n ts d ’é ta ts

A irp re s aW trp re s a

W R P R P M P AP S R C T T H

A IR T C CW T R F L W C L

W T R F L L DB L C U F A IL AR E M O T AO F F C M D

C U IN TL S T D B Y

L X M ITL P W R L W

L D R V 1L D R V 2

L D R V R DL T E S T

L R E S E TA U T H O R

T X _ P W RR F L C T D _ P W R

A IR T M P SW T T P P D V S

C U IN IT S

R E A D Y S

X M IT S

T X A U T H

M A IN T S

C F R E Q

C F A C K

P W R L W S

D R V 1 S

D R V 2 S

D R V R D S

T E S T

R E S E T

B S H R T S

C B U S

BU

S 68

000

Voyants d’états

D A T A 1 --4

C D 1 --7

C L M N 1 --5

C L O C K

F P 1

F P 2 F P 3

F P 4

F P 5

F P 6

F P 7

F P 8




9.5) Analyse structurelle partielle de la fonction FP3

a) Présentation

En puissance élevée, il existe 2 modes de fonctionnement : - Le mode scan (répartition de l’énergie sur une grande partie de

l’espace) - Le mode secteur (répartition de l’énergie sur un petit secteur) Le nombre d’amplificateur de puissance (PA) qui peut être utilisé est dif-férent suivant les 2 modes ci-dessous. mode Nombre de PA secteur 8,4,0 scan 32,8,4 En mode puissance faible seul le préamplificateur chaine A ou chaine B sont utilisés, les 32 PA sont inhibés.

Le transmetteur a une zone de radiation hasardeuse (RADHAZ) ou la transmis-sion est inhibée. En mode de contrôle distant l’opérateur peut sélectionner un mode d’émission, une puissance (parmi 4 possibles) et une fréquence ou sous bande de fréquences (parmi celles disponibles).



Les amplificateurs de puissance viennent se loger dans une armoire qui dis-pose de 32 positions pour les accueillir.

Les amplificateurs peuvent se disposer suivant la configuration suivante :



a) Etude structurelle

Les modules sont organisés de la manière suivante: Les 32 PA's sont divisés en 4 groupes de 8 module. Chaque groupe est con-necté a un fond de panier .les fonds de panier et donc les PA's associés sont sélectionnés par la commande PA_SEL_x. Il faut voire cette organi-sation des 8 modules de manière horizontale. Les 4 modules verticaux (donc de racks différents) sont sélectionnes eux par la commande RF_SELx. Ceci donne une matrice qui permettra de sélectionner les mo-dules en fonction de la puissance désirée.

On souhaite étudier partiellement la commande des 4 modules verti-caux par les signaux RF_SELx.

Le constructeur a retenu la solution technologique suivante (voir dos-sier annexe page N°25), une mémoire PROM U1 permet de réaliser la fonction logique combinatoire. Sur le bâtiment il n’existe que 20 mo-dules amplificateurs. On désire partiellement retrouver la fonction combinatoire qui a permis d’établir les équations logiques des variables RF_SELx. On dispose des informations suivantes (voir page suivante) :



Fonction combinatoire

SCPWR1

SCPWR2

SCPWR sélection de la puissance en mode secteur TPWR1

TPWR2

TPWR sélection de la puissance en mode scanSECTRSECTR: SECTR= 0 mode scan SECTR=1 mode secteur

GGPVR: commande de grille des amplificateurs de puissanceGGPVR=1 émission, GGPVR= 0 inhibition de l’émission

GGPVR

REMOSTREMOST: REMOST=1 contrôle distant de la sélection de puissance

REMOST=0 contrôle local

RFSLCTA

RFSLCTB

RFSLCTC

RFSLCTD

RADHAZ

RADHAZ: RDAHAZ=1 zone de radiation hasardeuse aucune émission RADHAZ=0 émission autorisée

SCPWR2 SCPWR1

1 1

0 0

0 1

1 0

Mode de fonctionnement

0 PA

4 PA

8PA

0 PA

TPWR2 TPWR1

1

0

1

0

Mode de fonctionnement

0 PA

4 PA

8PA

20 PA1

0

0

1



b) Questions

b.1) Dans le mode scan donnez les équations logiques de RFSLTCA, RFSLTCB, RFSLTCC, RFSLTCD en fonction de TPWR1, TPWR2.

b.2) Pourquoi avoir choisi un tel emplacement pour les différents modules actifs.

b.3) Dans le mode secteur donnez les équations logiques de RFSLTCA, RFSLTCB, RFSLTCC, RFSLTCD en fonction de SCPWR1, SCPWR2.

b.4) L’opérateur en mode contrôle distant a choisi pour le secteur 2 une puissance Pmax, combien de modules amplificateur sont actifs ?

b.5) A partir du cahier des charges précédent, en déduire les équations logiques de RFSLTCA, RFSLTCB, RFSLTCC, RFSLTCD en fonction de TPWR1, TPWR2, SCPWR1, SCPWR2, SECTR.

b.6) A partir du cahier des charges précédent, en déduire les équations logiques de RFSLTCA, RFSLTCB, RFSLTCC, RFSLTCD en fonction de TPWR1, TPWR2, SCPWR1, SCPWR2, SECTR, REMOST, GGPVR, RADHAZ.

b.7) Etablir le logigramme de la fonction complète.



Dossier annexe

1) description matérielle

1.1) La structure (voir page N°19)

1.2) Description des différents objets techniques

OT1: TVAC (Timing and virtual antenna cabinet) Il assure la formation numérique des faisceaux, le processus d’extraction de plots, la génération précise des différents signaux de contrôle de séquencement et de synchro-nisation du système. OT2: SPC (Signal processing cabinet) Il est chargé de l’élaboration et du traitement numérique du signal : compression d’impulsion numérique, filtrage doppler, détection brouillage, détection vidéo, Suppres-sion des lobes secondaires … OT3: DPC (Data processing cabinet) Il contient le CPMTSS (Common Processing Module Track and System Software) qui fournit la partie management du système et la fonction poursuite des cibles (pistage) et le User Adaptation qui interface les données de sortie du CPMTSSI au format du réseau tactique DTS. OT4: CMS (combat managment system) C’est le système de direction de combat veille air et surface, gestion de la veille, auto-défense OT5: IFF (Identification friend and foe) Système d’identification ami et ennemi OT6: Contrôle mouvement antenne Il assure la rotation de l’Antenne (15tr/min) par 2 moteurs électriques. OT7: TCU (temperature control unit) Il assure le refroidissement des différent éléments du système. OT8: TC (transmitter cabinet) Génération de l’onde électromagnétique

OT9 : Supervision et contrôle de la chaine d’émission et de réception OT10 : électronique de transmission et de réception



Il assure une partie de la transformation des signaux de la chaine de réception et d’émission des 16 faisceaux. Il numérique l’information reçus des 16 faisceaux.

OT11 : Réseau d’antenne principal Il est composé d’un empilement de 24 poutres rayonnantes horizontales et des éléments auxiliaires.




La structure




1.3) L’implantation matériel



2) La chaine de transmission

2.1) Description de l’antenne

2.1.1) L’antenne L’antenne dispose d’un réseau de 24 éléments d’antenne stripline. Chaque élément d’antenne stripline est constitué de 40 dipôles rayonnants. Ce réseau d’antenne permettra grâce à des déphaseurs d’obtenir un balayage électronique du faisceau. Sa rotation suivant l’angle de gisement est assurée par un système mécanique et un capteur de position qui fournit l’information angle de gisement. Les 16 éléments stripline du haut servent à la fois en transmission et en réception. Les 8 éléments stripline du bas ne servent qu’en réception.

2.1.2) Les déphaseurs

A chacun des 16 éléments stripline est couplé un déphaseur programmable afin de déphaser d’un certain angle l’onde entrante et l’onde sortante. Cette association d’élément stripline et de déphaseur permettre d’obtenir un balayage électronique du faisceau.



2.1.3 Théorie simplifiée sur Le balayage électronique

L’angle va dépendre du déphasage apporté à chacun des déphaseurs. Par un choix judicieux des déphasages, on va pouvoir faire varier cet angle et ainsi l’axe princi-pal du diagramme de rayonnement (faisceau)

L’étendue de déviation du faisceau dépend de la distance qui sépare chaque élément stripline. La largeur minimum du faisceau est déterminée par la dimension verticale de l’antenne et par conséquent par le nombre de source (16 ici). Le niveau des lobes secondaires et la largeur du faisceau dépend de la puissance trans-mise pour chacune des sources.



2.1.4) L’amplification de puissance

Une chaine à base d’amplificateur de puissance permet de générer une onde électroma-gnétique à forte énergie pour le balayage électronique Cette énergie modulable dépend :

- De la composition de l 'impulsion - Des aspects temporels de l'impulsion.

Cette énergie est fournie par 32 amplificateurs de puissance.



Bilan de puissance

2.1.5) L’armoire de transmission




Documents

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