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Article

1 - DÉFINITIONS

2 - INTERCEPTEUR SUPERHÉTÉRODYNE À BALAYAGE

3 - INTERCEPTEUR LARGE BANDE À ANALYSE PARALLÈLE

4 - ANALYSE PANORAMIQUE

5 - DÉTECTION DES SIGNAUX DE RADIOCOMMUNICATIONS FILTRÉS EN BANDE DE BASE

6 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TE6891 v1

Intercepteur superhétérodyne à balayage
Radiosurveillance du spectre - Interception, réception et détection

Auteur(s) : François delaveau, Yvon LIVRAN

Date de publication : 10 août 2012

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RÉSUMÉ

Le préalable indispensable et crucial pour les performances et à toute mise en oeuvre d'un système de radiosurveillance est l'interception des signaux radioélectriques et leur réception à des fins d'analyse immédiate ou différée. Les technologies d'intercepteurs et de récepteurs utilisés en radiosurveillance se basent sur des procédés similaires à celles des postes de radiocommunication, mais avec des couvertures en fréquence et des panels de signaux cibles très largement augmentés. De plus, certaines spécificités de l'interception et de la réception en radiosurveillance proviennent de besoins accrus en performance, tout comme de la furtivité de certains des signaux recherchés.

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ABSTRACT

Radio spectrum monitoring - Interception, reception and detection

The essential and crucial prerequisite for the performances and any implementation of a radiomonitoring system is the interception of radioelectrical signals and their reception in order to carry out an immediate or deferred analysis. The technologies of interceptors and receivers used in radiomonitoring are based upon similar processes as that of radiocommunaication stations with nonetheless very largely increased frequency coverage and target signal panels. furthermore, certain specificities of interception and reception in radiomonitoring are deried from increased needs for performances and the stealth of certain the signals sought for.

Auteur(s)

  • François delaveau : Ingénieur de l'École nationale supérieure de techniques avancées - Expert en traitement du signal et guerre électronique de Thales Communications & Security

  • Yvon LIVRAN : Ingénieur de l'École nationale d'ingénieurs de Brest - Responsable de la règlementation du spectre pour Thales Communications & Security - Radiosurveillance du Spectre

INTRODUCTION

Les communications sont devenues essentielles, aussi bien dans le domaine civil (fonctionnement politique, économique et social de notre société de plus en plus axée sur la transmission d'informations entre particuliers, acteurs économiques, dirigeants et organismes régulateurs), que militaire (conduite des forces et contrôle du théâtre d'opérations). Qu'il s'agisse de :

  • réglementer l'utilisation du spectre ;

  • vérifier la bonne application de la réglementation ;

  • valider le bon fonctionnement d'un réseau installé ;

  • surveiller un champ de bataille.

Le préalable indispensable à toute mise en œuvre des fonctionnalités de radiosurveillance est l'interception des signaux radioélectriques et leur réception à des fins d'analyse, immédiate ou différée, selon les cas d'application et la complexité des environnements radioélectriques. Pour cela, les intercepteurs, récepteurs et détecteurs utilisés en radiosurveillance, reposent sur des bases techniques similaires à celles des postes de radiocommunication. Mais, lorsque leur vocation est généraliste, les couvertures en fréquence et les pannels de signaux cibles sont largement augmentés.

Dans le domaine civil, les signaux à traiter par la radiosurveillance ne présentent généralement pas de propriétés particulières de furtivité. L'interception et la réception privilégient donc plutôt la qualité du filtrage des porteuses reçues, dans des conditions généralement favorables à la production de mesures techniques précises, au détriment de la vitesse de balayage et de la rapidité (exploitations éventuellement conduites en temps différé).

Dans le domaine militaire, les modes d'alerte et d'autoprotection basés sur la radiosurveillance des communications nécessitent des modes de balayages rapides et des filtres à large bande instantanées, afin d'augmenter la probabilité de détection des signaux versatiles et furtifs (notamment les signaux à évasion de fréquence). Le renseignement d'origine électromagnétique peut utiliser à la fois des modes d'acquisition à balayage rapide pour optimiser la probabilité d'interception, et des modes d'acquisition à balayage lent et durées d'enregistrement longues, pour optimiser les conditions de mise en œuvre des traitements de détection et d'analyse en aval. Dans tous les cadres d'applications militaires, la complexité radioélectrique des théâtres d'opérations (tacticité des porteurs limitant la taille et la hauteur des aériens, le poids, le volume et la consommation des récepteurs) et les difficultés de captation des signaux (éloignement fréquent des émetteurs cibles, bouillages, etc.) accroissent fortement les besoins de performance par rapport au cadre civil :

  • meilleures sensibilité et sélectivité en réception ;

  • largeur de bande instantanée plus importante ;

  • parallélisation des filtrages, des détections et des traitements en aval ;

  • meilleure robustesse aux conditions climatiques ;

  • autonomie et automatisation renforcées, etc.

Cet article prolonge sur le plan technique le [TE 6 890] consacré au rôle et aux tendances de la radiosurveillance, et en introduit la suite [TE 6 892], relative à la goniométrie et localisation, ainsi que le [TE 6 893] relative à l'analyse technique des signaux, à l'identification des émetteurs et à l'écoute des transmissions.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6891


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2. Intercepteur superhétérodyne à balayage

2.1 Récepteur superhétérodyne

En radiosurveillance, la structure de réception principalement utilisée est la réception superhétérodyne. Outre le fait qu'elle permet de translater le signal reçu sur une fréquence intermédiaire fixe à des fins d'échantillonnage et d'analyse, cette structure est en fait pratiquement la seule capable d'assurer les grandes sensibilités et sélectivités fréquentielles requises. Le schéma synoptique d'un récepteur superhétérodyne est donné sur la figure 1.

L'étage d'entrée comprend un filtrage et une amplification. Le filtrage est destiné entre autres à protéger la réception des brouillages par les fréquences harmoniques et à réduire le bruit de réception. Il est réalisé, soit par une batterie de filtres de sous-gamme, soit par un filtre accordable.

  • Un premier mélange se fait, en général, au sein de cet étage d'entrée de manière à réaliser une transposition sur fréquence intermédiaire haute, ce qui permet, en pratique, de meilleures réjections des parasites (fréquences image, raies de réception provoquées par les non-linéarités).

  • Un deuxième mélange permet de ramener le signal ainsi purifié, sur des fréquences intermédiaires basses, plus propices à l'échantillonnage (respect de la condition de Nyquist-Shannon) et/ou aux traitements de démodulation.

    Pour éviter les risques de mélanges entre signaux réels et signaux présents dans les étages de transposition (potentiels générateurs de parasites), on s'efforce par ailleurs de choisir les fréquences intermédiaires FI en dehors de la gamme de fréquences à surveiller.

    Les signaux hétérodynes sont issus, non pas de plusieurs oscillateurs, mais d'un synthétiseur de fréquence. C'est sur la deuxième FI basse qu'est généralement réalisée l'amplification du signal contrôlée manuellement ou par estimation de niveau et commande automatique. En général, les ordres de grandeur des dynamiques instantanées :

    • sont supérieures à 80 dB dans les gammes HF ;

    • sont de l'ordre de 70 dB dans les gammes V/UHF.

    Ces dynamiques instantanées sont assurées par l'amplification FI ou par la numérisation. Par...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - VENCESLAV (F.) -   Kroupa, direct digital frequency synthetizers.  -  Wiley-IEEE Press, ISBN 0780334388 (1998).

  • (2) - VAN TREES (H.L.) -   Detection, estimation and modulation theory.  -  Éd. J. Wiley (1968). PAPOULIS (A.). – Signal Analysis. MacGraw Hill (1977).

  • (3) - PROAKIS (J.G.), SALEHI (M.) -   Communication system engineering.  -  Prentice Hall Int. Ed2 (2001).

  • (4) - NEVEAU (J.) -   Bases mathématiques du calcul des probabilités.  -  Éditions Masson (1964).

  • (5) - ABRAMOWITZ (M.), STEGUN (I.A) -   Handbook of mathematical functions.  -  Éd. Diver Publications, New York (1970).

  • (6) - DELAVEAU (F.), DEPEIRRE (D.), SIRVEN (F.) -   Oriented processing of Communication signals for sensing and disseminated spectrum monitoring.  -  SDR Winncomm Forum, Brussels (2011).

  • ...

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