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Signature radar

Figure 1 : Diagramme de la surface équivalente radar expérimentale du bombardier B–26 à la fréquence 3 GHz (selon Skolnik)

Le graphique montre le diagramme de rayonnement secondaire d’un avion dans le système de coordonnées polaires. Le diagramme consiste en une séquence dense apparemment chaotique de maxima et de minima du rayonnement secondaire autour d’un avion stylisé au centre du système de coordonnées polaires.

Figure 1 : Diagramme de la surface équivalente radar expérimentale du bombardier B–26 à la fréquence 3 GHz (selon Skolnik)

Definition: Signature radar

Signature radar

La signature radar est constituée des informations sur les échos caractéristiques d’un objet réfléchissant (cible). C’est comme une empreinte digitale qui permet de déterminer le type ou la nature de la cible. Elle comprend non seulement les variations d’amplitude des échos, qui dépendent de l’aspect de la surface rétro-diffusante effective (voir surface équivalente radar), mais aussi du spectre de décalage Doppler[1] avec sa modulation caractéristique ou ses harmoniques dans le signal de l’écho.

Bien que la signature radar contienne également des informations sur la surface de réflexion effective de la cible, elle ne doit pas être assimilée à celle-ci. Les signatures radar sont déterminées empiriquement et collectées dans des bases de données. Ces informations jouent un rôle majeur dans la caractérisation des cibles, en particulier dans les radars militaires.

Figure 2 : Modulation des pales d’un avion à hélice et d’une centrale éolienne

Figure 2 : Modulation des pales d’un avion à hélice et d’une centrale éolienne

Surface équivalente radar

La surface rétro-diffusante efficace, ou surface équivalente radar, dépend beaucoup de la direction dans laquelle l’objet réfléchissant est éclairé par le radar. Les changements caractéristiques de celle-ci qui peuvent permettre de savoir l’orientation de la cible par rapport au radar. Pour la signature radar, cette valeur d’amplitude n’est généralement qu’une référence qui mesure la différence d’amplitude entre les composantes non modulées et modulées. Un décalage de fréquence, dû à la vitesse radiale (effet Doppler), doit donc être éliminé pour obtenir un signal normalisé pouvant être comparé (corrélé) aux entrées de la base de données.

Modulation de moteur

Une information beaucoup plus importante pour la signature radar est celle des décalages Doppler engendrés par des pièces mobiles de la cible, par exemple les hélices d’un avion conventionnel ou les pales de compresseur des moteurs à réaction (ce dernier tant nommé JEM en anglais pour Jet Engine Modulation). Ces fréquences Doppler dépendent du nombre de pièces et de leur vitesse de rotation.

En raison du mouvement de rotation, ces parties changent constamment de vitesse radiale instantanée par rapport au radar et sont nulles à certains angles de leur propre rotation. Elles donnent ainsi un motif caractéristique de fréquences Doppler. Comme une empreinte digitale, ceux-ci peuvent être utilisés pour identifier le type d’avion. Cependant, toutes les fréquences Doppler doivent être mesurées et corrélées avec l’image de la base de données.

Harmoniques

Lorsque l’impulsion radar rencontre une couche limite dans le matériau qui a une caractéristique non linéaire similaire à une diode, des harmoniques apparaissent dans l’écho. Pour les applications militaires, cet effet est d’importance mineure, car les constructeurs d’aéronefs s’assurent déjà que de telles couches limites ne se produisent pas. Pour la réception de ces harmoniques, un récepteur d’extrême large bande est nécessaire, ce qui constitue un obstacle à la protection contre le bruit du radar.

Pour une autre application, ces harmoniques ont une signification cruciale dans le radar dit à harmoniques. Par exemple, celui-ci est utilisé pour le sauvetage en montagne afin de retrouver des gens enterrés sous une avalanche. Les harmoniques apparaissent sur le skieur est muni d’un petit dipôle avec une diode semi-conductrice entre les deux moitiés dipolaires souvent offert dans les stations à risque. Les fabricants de vêtements spéciaux pour le ski ou la randonnée en montagne peuvent inclurent de tels réflecteurs dans les vêtements. Le radar peut maintenant très bien distinguer les signatures radar du signal d’écho passif comme celui revenant d’une roche et celui revenant d’une personne enterrée et immobile.

Reference :

  1. G. Raju: ’’Radar engineering and fundamentals of navigational aids’’ New Delhi: I K International Publishing House, 2010., ISBN 9788190694216 (online preview)