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2 - PRINCIPES DE BASE

3 - ORGANISATIONS TYPES DE RADARS

4 - CRITÈRES DE PERFORMANCES

5 - CONCEPTION GÉNÉRALE DE L'ÉMISSION/RÉCEPTION RADAR

6 - CARACTÉRISTIQUES DES ANTENNES RADARS

Article de référence | Réf : TE6650 v1

Caractéristiques des antennes radars
Radars : principes de base - Éléments constitutifs

Auteur(s) : Jacques DARRICAU

Relu et validé le 01 déc. 2022

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RÉSUMÉ

Le radar utilise la propriété des ondes électromagnétiques de se réfléchir sur tout obstacle, créant ainsi une onde de retour susceptible d'être décelée par un récepteur adapté à ce signal. La localisation d’objets impose une mesure de la distance et une mesure angulaire. Les radars se différencient entre eux par la manière dont ils explorent l’espace à l’aide de leur antenne. Plusieurs critères définissent leurs performances : pouvoir discriminateur, précision en distance, volume de confusion. Les radars intègrent dans leur technologie des chaînes d’émission réception. De conception assez variée, certaines antennes sont maintenant actives ; utilisant le déphasage et l’amplification, elles augmentent considérablement les capacités des radars.

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ABSTRACT

Radars; basic principles - constitutive components

The radar uses electromagnetic wave properties to be reflected by any type of obstacle thus creating a return wave which can be detected by a receptor adapted to such signal. The localization of objects requires a distance and angular measuring. Radars can de differenciated according to the way they explore space by means of their antennas. Their performances are defined according to several criteria; discriminative power, distance accuracy and confusion matrix. Transmission and receiving chains are integrated into radar technology. Certain antennas of a varied nature are currently being used. They significantly increase the capacity of radars through phase-shifting and amplification.

Auteur(s)

  • Jacques DARRICAU : Ingénieur général de l'Armement - Ingénieur ENICA et ENSAE

INTRODUCTION

Dans cet article, le lecteur découvrira les principes de base de la détection électromagnétique, fonction assurée par le Radar (abréviation pour Radio Detection And Ranging), et ses éléments constitutifs.

Un rappel historique, du télémobiloscope de l'Allemand Christian Hülsmeyer (1904) aux théories modernes du Britannique P.M. Woodward (1950), permettra de situer les grandes étapes de la découverte et du développement des radars.

Sont ensuite exposés les principes de base du radar à impulsions : principes de la mesure de la distance et de la mesure angulaire, qui amènent à la définition de la composition type d'un radar, avec une description sommaire de chacun des éléments qui la compose. Suit un panorama des différents types de radars :

  • panoramique ;

  • volumétrique ;

  • de poursuite ;

  • d'atterrissage ;

  • aéroportés.

Pour chacun d'eux sont décrites les organisations types correspondantes et/ou leurs particularités remarquables.

À la suite de ce parcours rapide, sont définis les critères qui permettent de caractériser les performances opérationnelles des radars :

  • pouvoir discriminateur et précision ;

  • notions concernant le « volume de confusion » d'un radar et de son incidence sur la détection des parasites naturels « fouillis » ou « clutter », pouvant altérer leur vision des objets utiles ;

  • notion d'effet Doppler, qui permettra de caractériser les mobiles par leur vitesse.

Sont ensuite abordées les technologies d'émission réception propres aux radars. Cette description commence par celle de l'organisation générale des chaînes d'émission réception radar, puis sont examinés les éléments actifs conduisant à l'émission des signaux :

  • tubes hyperfréquences ;

  • étages de puissance « état solide » ;

Et les dispositifs particuliers d'alimentation électrique de ces éléments de haute puissance instantanée : les modulateurs.

La description se poursuit par celles des antennes utilisées en radar. Selon un schéma classique, sont d'abord établies les notions conduisant à comprendre le fonctionnement de ces antennes, avant de poursuivre par un panorama des différents types d'antennes radar :

  • à réflecteurs ;

  • Cassegrain ;

  • pour radar de poursuite ;

  • planes ;

  • à balayage électroniques ;

  • actives.

Avec, pour chacune d'elles leurs principe et performances caractéristiques.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-te6650


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6. Caractéristiques des antennes radars

6.1 Principe général

Une antenne est un dispositif qui réalise la transition et le transfert des ondes entre un milieu guidé et l'espace dans lequel ces ondes vont rayonner, cela dans les deux sens de propagation.

Elle assure donc :

  • l'adaptation entre le « milieu guidé » ou « guide d'onde » (au sens général) et l'espace libre ; lorsque cette adaptation est parfaite, la transition se fait sans perte, c'est-à-dire que toute l'énergie provenant du « milieu guidé » est rayonnée dans l'espace ;

  • la répartition de l'énergie rayonnée dans l'espace, qui traduit l'importance relative du rayonnement selon la direction considérée, elle se caractérise par le diagramme de rayonnement de l'antenne.

La construction d'une antenne nécessitera, en particulier, la connaissance :

  • de la plage de fréquence à transmettre (bande passante) ;

  • du diagramme de rayonnement ;

  • du gain (qui est, sauf spécification contraire, le gain dans la direction du maximum de rayonnement) ;

  • de la puissance à transmettre (tenue en puissance) ;

  • des problèmes liés à son adaptation, aussi bien dans son milieu interne que dans le milieu extérieur, particulièrement dans le cas où un aérien peut comporter plusieurs sources rayonnantes.

La description qui va suivre se limitera à considérer les antennes vues par leurs utilisateurs, de manière à mettre en évidence les propriétés caractéristiques des aériens, sans entrer dans le détail de leur réalisation.

HAUT DE PAGE

6.2 Définitions de base

HAUT DE PAGE

6.2.1 Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement d'une antenne représente la répartition de l'énergie rayonnée dans l'espace.

Soit :

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - DARRICAU (J.), BLANCHARD (Y.) -   Histoire du radar dans le monde puis en France.  -  Revue PEGASE et revue de l'électricité et de l'électronique (2003).

  • (2) - DARRICAU (J.) -   Physique et théorie du radar.  -  Sodipe (1994).

  • (3) - BLANCHARD (Y.) -   Le radar 1904-2004 – Histoire d'un siècle d'innovations techniques et opérationnelles.  -  Ellipses, Thalès (2004).

  • (4) - BARTON (D.K.) -   Radar system analysis.  -  Artech House.

  • (5) - CARPENTIER (M.H.) -   Radars bases modernes.  -  Masson, 5e Éd., Paris (1984).

  • (6) - DEBRAND (J.), CROCE SPINNELLI (S.), GAYET (F.) -   Les systèmes radars aéroportés.  -  Thomson, CSF (1980).

  • ...

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