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1 - UN PEU D'HISTOIRE

  • 1.1 - Aux USA
  • 1.2 - En Grande Bretagne
  • 1.3 - En Allemagne
  • 1.4 - Russie et les autres pays
  • 1.5 - En France
  • 1.6 - Histoire du magnétron
  • 1.7 - État de l'art en 1945

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

Principes de base
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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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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2. Principes de base

2.1 Onde électromagnétique

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2.1.1 Généralités

L'onde électromagnétique est le vecteur porteur du signal radar. Elle se caractérise par la présence simultanée d'un champ électrique : E et d'un champ magnétique : H, perpendiculaires entre eux, variables sinusoïdales du temps, de même pulsation : ω = 2πf et de même phase, la propagation de l'onde se faisant dans le sens :

Π = E H

Π, vecteur de Poynting de l'onde, est le flux de puissance de l'onde, laquelle se propage dans le vide à la vitesse de la lumière C = 3 × 108 m/s.

Une onde est caractérisée en outre par les paramètres repris dans la figure 2.

HAUT DE PAGE

2.1.2 Notion de polarisation

La polarisation d'une onde est définie par l'orientation de son champ électrique :

  • une onde, dont le champ électrique est contenu dans un plan horizontal, est dite de « polarisation horizontale » ;

  • une onde, dont le champ électrique est contenu dans un plan vertical, est dite de « polarisation verticale » ;

  • la combinaison de deux ondes en phase, l'une de polarisation horizontale, l'autre de polarisation verticale, engendre une onde de « polarisation oblique » ;

  • la combinaison de deux ondes d'égale amplitude, en quadrature, l'une de polarisation horizontale, l'autre de polarisation verticale, engendre une onde de « polarisation circulaire » ;

  • la combinaison de deux ondes de phase et/ou amplitude quelconques, l'une de polarisation horizontale, l'autre de polarisation verticale, engendre une onde...

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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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