LES FONCTIONS D'INTERFACE ET DE SEQUENCE

V.1. LES FONCTIONS D'INTERFACE ET DE SEQUENCE

GBGR Module Numérique CANACCU Tête HF C M D S ( D E M ) D R A D A R H R A D A R M i s e S o u s T e n s i o n R a d a r T X C O M S i g n a l

Figure 5-1: Le Module Numérique et ses Interfaces

V.1.1. Interface avec la gestion de bord

Le séquenceur de Prism assure le fonctionnement cadencé du radar et l'interface avec la gestion de bord du guiderope (appelée "GBGR"). Dès la mise sous tension du radar par la gestion de bord, le séquenceur assure l'initialisation des signaux d'interface et des compteurs internes. Un signal de commande du radar (CMDS), émis par la GBGR, débute le cycle du paquet de tirs et d'acquisition. Dès qu'elle a initialisé les tirs du radar, la GBGR est "mise en sommeil" pendant 50ms. Cet arrêt d'activité de la gestion de bord évite des interférences électromagnétiques sur le signal reçu pendant les 26,1 milli-secondes de la phase active du radar. Quand la gestion de bord est "réveillée" par un dispositif matériel automatique, elle pilote la transmission en série des données disponibles dans la mémoire du radar vers la mémoire de la gestion de bord. La fréquence de transmission des données est de 20 kilobits par seconde. La lecture complète des données (1024 mots de 16 bits) dure environ 820

milli-secondes. Les premières données transmises correspondent au début de la fenêtre d'écoute du radar, donc aux éventuels échos les moins profonds. Il est possible de n'effectuer qu'une lecture partielle des données. Il est prévu d'utiliser ce mode lors du fonctionnement sur Mars (voir le chapitre VII.7 sur le débit d'information). Après la phase de transmission des données, le radar peut être mis hors tension, ou maintenu sous tension pour réaliser un peu plus tard un nouveau point de sondage déclenché par CMDS.

Un profil de sondage martien est constitué de m points de mesure

Fonction radar 26ms Transmission des données 820ms Un point de mesure: fonctionnement radar puis transmission des données

La Fonction Radar (26ms) est formée de 256 cycles: Tir-Ecoute-attente Tir

Ecoute

Attente

Figure 5-2: Organisation temporelle d'un profil et séquence des fonctions

V.1.2. Le pilotage de la tête HF

Le séquenceur, à partir de son horloge maître de base, génère les commandes périodiques de tir pour la tête HF, c'est le signal TXCOM. Cette impulsion aux fronts raides est transmise par une ligne coaxiale courte. Elle assure les trois fonctions: déclenchement du tir, synchronisation de l’onduleur haute tension, début différé de la pente de gain du récepteur (voir le chapitre IV). La période nominale de répétition de l'impulsion est de 102 micro-secondes, sa durée est de 400ns. La séquence pour un point de sondage est constituée d'un paquet de 256 tirs, déclenchés par 256 impulsions TXCOM.

V.1.3. Pilotage de la carte CANACCU

Le séquenceur fonctionne à la fréquence d'échantillonnage du signal. L'horloge maître du séquenceur pilote à la fois le convertisseur analogique-numérique, l'unité arithmétique et la

mémoire à gestion circulaire qui sont décrits dans le paragraphe V.2 et qui forment le sous-système "CANACCU". L'essentiel des bruits électriques du séquenceur est ainsi cohérent avec la conversion. Les parasites du séquenceur apparaîtront sur la trace numérisée comme une composante continue supplémentaire que l'on ne peut pas confondre avec les ondelettes d'un écho. Le séquenceur génère les signaux de validation qui assure le bon routage en mode canal (dit "pipeline" en anglais) des signaux numérisés. Ce fonctionnement en mode canal est détaillé dans la section V.2. Le séquenceur assure le compte d'échantillons compatible avec la profondeur de la mémoire choisie, soit 1024, et aussi le compte des tirs, soit 256 tirs, dont seulement les 240 derniers donnent lieu à accumulation. Les 16 premières commandes de tir assurent la synchronisation parfaite de la tête Haute Fréquence (voir le Chapitre IV).

V.1.4. Réalisation du séquenceur

Le coeur du séquenceur est conçu en logique séquentielle synchrone câblée. La machine d'états est réalisée avec des bascules D toutes pilotées par la même horloge "H". Initialement à 30 MHz, la fréquence de l'horloge maître a été portée à 33MHz puis 40 MHz pour s'accommoder des raccourcissements du guiderope. Des sections moins rapides du séquenceur, comme celle du compteur de tirs, utilisent une horloge dérivée et synchronisée, dite "H/16", obtenue par division de "H" par 16. Cette entorse aux règles de la logique synchrone permet d'économiser plusieurs groupes de 4 bascules utilisées en compteur. Cela réduit le nombre de composants nécessaire pour la réalisation du séquenceur avec des circuits à intégration à moyenne échelle (MSI : Medium Scale Integrated circuit).

Le séquenceur est réalisé en technologie "Advanced Complementary Metal Oxyde Semiconductor" (ACMOS), mise au point au départ par Fairchild (Fairchild, 1985), mais reprise et élargie depuis par RCA-Harris (RCA, 1988), National Semiconductor, Motorola, Texas Instruments et Philips, entre autres. Cette technologie associe une très faible consommation statique, une grande rapidité, une bonne immunité au bruit, une symétrie électrique des niveaux logiques haut et bas, et une sortance exceptionnelle. Les composants de la série 54ACXXX, version militaire disponibles en boîtiers céramiques "CERDIP", recommandés par le CNES, sont disponibles à la fois chez Harris et chez National Semiconductor. Ceci assure la présence d'une seconde source. L'utilisation de cette technologie est en pleine expansion. Elle est prolongée actuellement par des versions

industrielles économiques fonctionnant sous 3V3 dans les micro-ordinateurs.

La bascule D de base, en fonctionnement autonome, peut commuter jusqu'à 75 MHz (période 14ns) dans toute la gamme de température militaire (-55°C à +125°C). Pour assurer un fonctionnement d'automate correct à 40 MHz (période 25 ns), il faut limiter la durée de propagation à travers la combinatoire et les lignes de transmission. On a pris comme règle de conception de ne pas utiliser plus de 2 portes dans la combinatoire inter-bascule. Le fonctionnement de l'automate est alors garanti même pour le pire cas des caractéristiques des composants, et dans toute la gamme de température considérée pour Prism, soit de -90°C jusqu'à +50°C.

A partir de ces choix et principes, le Service d'Aéronomie et le CEPHAG ont étudié en détail le séquenceur, en essayant de réduire le nombre de circuits nécessaires. Daniel Mathieu, au CEPHAG, a effectué les simulations logiques du fonctionnement, avec le simulateur du logiciel DESIGN WORKS (Capilano Computing, 1989).