12-2 : RADARS à IMPULSIONS

Principe

Figure 122-1 Principe du radar à impulsions

Une antenne émet des impulsions hyperfréquences. Si ces signaux rencontrent une cible, une partie du signal est réfléchi vers l'antenne d'émission.

Le temps qui sépare les impulsions émises des impulsions reçues permet de calculer la distance de l'objectif, la direction de l'antenne permet de connaître sa position.

Différents types de radars

A chaque type de radar correspond une fréquence et une puissance spécifique. Pour les radar GCI la fréquence est de quelques Ghz et les puissances crêtes sont de plusieurs MégaWatt. A  l'opposé pour les radar d'approche la fréquence est de l'ordre de 10GHz avec des puissances de quelque dizaines de watt. Les radars météo fonctionnent à quelques dizaines de Ghz, ils peuvent être embarqués dans des satellites.

Figure 122-2 Réalisation d'un radar

Equation du Radar en propagation libre

Figure 122-3 Données initiales

Le radar est caractérisé par :

    - sa fréquence d'émission : n

    - le gain de son antenne : G

    - sa puissance d'émission : Pe

    - sa puissance minimum détectable Prmin

La cible es caractérisée par

    - sa distance par rapport à l'antenne : d

    - sa surface : S

    - son coefficient de réflexion : r

La puissance reçu par la cible de surface S est :

(122-1)

avec une antenne de gain donné par (10-9) :

(122-2)

La puissance réémise par la cible est :

(122-3)

et la puissance recue par l'antenne de surface équivalent A' est :

(122-4)

Cette relation permet de calculer l'équation du radar qui donne la portée du radar :

(122-5)

Augmentation de la portée :

La relation 12-5 montre que la portée du radar croit :

- avec la racine carrés de la surface de l'antenne d'émission réception

- avec la racine carrée de la fréquence

- avec la racine qurtième de la surface de la cible

- avec la racine quatrième de l'inverse de la puissance minimum détectable

Il est facile d'estimer la puissance minimum détectable  par :

(122-6)

voir : http://tice.ens2m.fr/tsa/8bruit/803br_nyq/83br_ny.htm

ou k est le coefficient de détectabilité voisin de 1

n est le facteur de bruit du récepteur

KTB la puissance du bruit athmosphérique reçue dans la bande passante B du réceppteur

ce qui donne :

(122-7)

La puissance crête d'émission de calcule à partir de la puissance moyenne par :

(122-8)

où d est la largeur des impulsions et t le temps qui sépare deux impulsions

La bande passante nécessaire pour laisser passer les implusions de largeur d est estimée à :

(122-9)

ce qui permet d'écrire :

(122-10)

Equation du Radar en présence de l'interface air-sol

Figure 122-4 Trajets des ondes

Calcul approché

Hypothèses :

- Sol parfaitement conducteur r=-1

- Antenne et cible ponctuelles

- La distance antenne cible est grande par rapport à la hauteur de l'antnne et de la cible

Au niveau de l'antenne de réception arrivent deux signaux, celui qui a suivi le tarjet direct et celui qui a suivi le trajet indirect, ce qui donne une interférence. La différence de marche entre les deux trajets est :

(122-11)

La puissance reçu par l'antenne avec les dexu trajets aller-retour devient :

(122-12)