www.radartutorial.eu Les Principes du Radar

Radar trans-horizon

nautical miles
kilofeet

Figure 1 : Couverture d’un radar trans-horizon par onde de surface (zone en vert) par rapport à un radar « en route » (en rouge).

nautical miles
kilofeet

Figure 1 : Couverture d’un radar trans-horizon par onde de surface (zone en vert) par rapport à un radar « en route » (en rouge).

Les radars classiques ont un problème de couverture non relié à leur puissance : la courbe de la Terre. La distance horizontale à la surface de la Terre est limité à l’horizon radar, légèrement plus grande que la portée optique. Les radars trans-horizon utilisent une longueur d’onde très grande qui se propage de façon très particulière pour contourner ce problème.

Ces radars ne ressemblent pas à l’idée que l’on se fait d’un radar. Pour émettre cette onde très longue, il faut recourir à une série d’antennes verticales disposées sur une superficie de plusieurs kilomètres carrés. Certains radars trans-horizon utilisent des ondes entretenues modulée en fréquence pour maximiser l’énergie émise.

Plusieurs de ces radars ont été implantés durant les années 1950 et 1960 comme système d’alerte lointaine mais ont été remplacés depuis par des systèmes de détection et de commandement aéroporté (SDCA), plus communément connu par l’acronyme AWACS. Cependant, les radars trans-horizon ont récemment repris du service avec les coupures dans les dépenses militaires depuis la fin de la Guerre froide. En effet, ces radars fixes sont moins coûteux à opérer qu’une flotte d’avions SDCA pour la reconnaissance maritime et la lutte aux contrebandiers de drogue.

Radars trans-horizon par onde de sol (dite rampante)

Les radars trans-horizon à onde rampante utilisent des ondes très longues de fréquence allant de 2 à 20 MHz. Ces ondes électromagnétiques ont tendance à courber et à suivre les contours des obstacles à cause de la diffraction dans l’atmosphère. Cet effet est couplé avec la conduction électrique en passant au-dessus des océans pour donner des ondes de sol. Le tout permet au faisceau radar de littéralement suivre la courbure de la Terre. La figure 1 montre le diagramme de rayonnement en vert d’un tel radar, comparé à celui en rouge d’un radar « en route » de 1 GHz qui s’élève du sol après l’horizon du radar.

Raytheon Canada et les Forces armées canadiennes ont développé un tel radar appelé le HF-SWR-50. Il est destiné à la surveillance des eaux canadiennes contre les trafiquants de drogue, les contrebandiers, les pirates, la pêche et l’immigration illégale. De plus, il peut être utilisé pour le repérage des icebergs, la protection de l’environnement, la télédétection des courants marins, ainsi que la recherche et le sauvetage en mer.

Il est formé d’un réseau d’antennes monopoles sur 660 mètres de longueur, espacées de 50 mètres les unes des autres, ce qui correspond à une demi longueur d’onde de 3 MHz. Ce radar a un angle d’ouverture de 120 degrés et peut couvrir en distance toute la zone économique exclusive (ZEE) de 200 milles marins (370 kilomètres) du Canada et sa résolution est de quelques centaines de mètres. Raytheon précise qu’en utilisant une fréquence de 15 à 20 MHz, le radar peut être utilisé pour suivre la progression d’un missile de croisière rasant la surface.

Un radar civil allemand, le WERA, est un système côtier pour suivre les courants océaniques, les vents et les vagues. Il utilise une onde continue modulée avec un balayage de fréquences très lent de 0,3 secondes. Il peut percevoir les signaux rétrodiffusés, par diffusion de Bragg, jusqu’à 200 km de distance.

Zone
d’intérêt
Site de
réception
Site de transmission

Figure 2 : Principe d’un radar trans-horizon à rétrodiffusion.

Radar trans-horizon à rétrodiffusion

Une autre façon de produire un radar trans-horizon est d’utiliser la réflexion du faisceau sur la couche ionisée de l’atmosphère appelée l’ionosphère. Le faisceau est redirigé vers le sol après la réflexion, dépassant donc l’horizon normal. Une partie de l’énergie peut ensuite être réfléchi successivement par le sol puis l’ionosphère en direction aval du radar pour ainsi allonger la portée utile. La rétrodiffusion des cibles suit le chemin inverse au retour.

Seule certaines fréquences peuvent être utilisées pour obtenir cet effet, soit une gamme légèrement supérieure aux ondes de sol, jusqu’à 50 MHz. La configuration du radar est également une série d’antennes distribuées sur une large surface.

Même aux radiofréquences, ce type de radar est très difficile à opérer car les propriétés de l’ionosphère varient durant la journée. Même lorsqu’elles sont stables, la réflexion n’est pas celle d’un miroir parfait, le faisceau réfléchi est étalé et bruyant. Finalement, le retour provenant de milliers de kilomètres est extrêmement faible et nécessite de l’équipement et un traitement très sophistiqué.