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Largeur de faisceau bidirectionnel

Diagramme du
faisceau émis
Diagrammes de
8 faisceaux
en réception
Largeur bidirectionnelle
du faisceau no 6 en réception

Figure 1 : Exemple de diagramme bidirectionnel d’un faisceau mis en forme numériquement.

Diagramme du
faisceau émis
Diagrammes de
8 faisceaux
en réception
Largeur bidirectionnelle
du faisceau no 6 en réception

Figure 1 : Exemple de diagramme bidirectionnel d’un faisceau mis en forme numériquement.

Largeur de faisceau bidirectionnel

Une largeur de faisceau bidirectionnelle se produit généralement lorsqu’un radar utilise des diagrammes d’émission et de réception différents.

Radar multifonction

C’est le cas, par exemple, des radars multifonctions utilisant la mise en forme numérique de faisceau. Un tel radar doit illuminer un large secteur en aval du radar pendant le temps de transmission (par ex. avec un faisceau plat) mais doit ensuite faire une recherche très précise en réception avec des faisceaux-crayons étroits formés simultanément. Comme le récepteur radar ne peut reconnaître que les cibles illuminées par la puissance d’émission, la superposition du diagramme d’antenne d’émission et celui de réception donnent le diagramme bidirectionnel efficace d’antenne et donc une largeur effective.

Figure 2 : Diagramme d’antenne bidirectionnelle selon différents angles.

Figure 2 : Diagramme d’antenne bidirectionnelle selon différents angles.

Radar à visée latérale

Une deuxième possibilité pour la création d’un diagramme d’antenne bidirectionnel est l’utilisation de deux diagrammes d’antenne identiques, mais sous des angles de vue différents. Par exemple, un radar aéroporté à visée latérale donne un diagramme d’antenne symétrique (circulaire). Si celui-ci illumine obliquement la surface de la Terre, il en résulte une surface éclairée elliptique.

Pour un second satellite avec un récepteur et une antenne identique mais dans une position différente dans l’espace, son ellipse de réception sera distordue par rapport à la première et seule la zone correspondant à l’union des deux ellipses peut être observée. Ce n’est seulement que dans le cas extrême où les deux plates-formes aéroportées sont co-localisées que ces ellipses se superposent l’une à l’autre. La largeur de faisceau utilisable de ces diagrammes d’antenne superposés diminue donc approximativement jusqu’au niveau de puissance de −1,5 dB.

RSO
Application au SAR bistatique et au SLAR

Pour un radar à visée latérale bistatique, un diagramme d’antenne bidirectionnel peut aussi être obtenu par des angles d’aspect différents. Par exemple, si un diagramme d’antenne symétrique tombe obliquement sur la surface de la Terre depuis un satellite, cela donne une surface éclairée d’une ellipse dont la surface peut être calculée à partir des longueurs de l’axe principal et de l’axe secondaire.

(1)

  • ΘB = largeur à mi-hauteur du faisceau de l’antenne radar
  • R·ΘB = approximation valable pour les petits angles
  • R = distance oblique
  • γ = angle de dépression

L’angle de dépression est l’angle entre la ligne horizontale et la direction de visée du radar.

Un deuxième satellite qui vise également cette surface avec le même diagramme d’antenne depuis une autre position crée cependant une ellipse tordue par rapport à la première. Seule la surface éclairée par les deux ellipses (dans le cas extrême, croisées l’une sur l’autre) peut être observée. Plusieurs ellipses de ce type, d’angles d’aspect différents, ne forment sur la surface de la Terre qu’un petit cercle de la taille de celui qui est inclus dans toutes les ellipses. Donc un cercle de diamètre B. Le rapport entre la surface du cercle et la surface de l’ellipse est alors seulement égal à sin(γ). Pour un angle de dépression de 30°, cela donne un facteur d’exactement 0,5 - par lequel la surface réfléchissante et donc la puissance réfléchie sont réduites. La largeur utile de chaque diagramme d’antenne se réduit donc approximativement au niveau de puissance de −1,5 dB.

Ceci affecte aussi un radar à synthèse d’ouverture car tous les échos illuminés en transmission sont reçus de différentes positions et angle par le satellite en réception. Par exemple dans le mode de saisie hyperfine, seule la partie commune en transmission de plusieurs impulsions vers de la surface avec les échos en réception de ces mêmes zones peut être utilisée pour calculer l’image à partir de l’ouverture synthétique. Cela améliore également la résolution angulaire due à la largeur réduite du diagramme du faisceau d’antenne bidirectionnel (−3 dB)·sin(30°) = (−1,5 dB).

Il est intéressant de noter que cette relation peut aussi être appliquée à un radar monostatique qui rayonne verticalement vers le bas : Dans ce cas, l’angle de dépression est égal à 90° et le sinus qui en découle est égal à un. Son pouvoir de résolution reste donc de −3 dB.

Autres applications

Figure 3 : Un module radar FMCW avec différentes tailles d’antennes pour l’émission et la réception.
(Avec l’aimable autorisation de RFbeam Microwave GmbH

Figure 3 : Un module radar FMCW avec différentes tailles d’antennes pour l’émission et la réception.
(Avec l’aimable autorisation de
RFbeam Microwave GmbH)

Un autre cas d’application est par exemple un radar peut être balayé en forme de cône sur la voie de réception (COSRO), comme par exemple le radar historique de poursuite de cible Type 275.

Mais des radars plus modernes utilisent également des antennes d’émission et de réception différentes, comme par exemple le K-MC4 de RFbeam Microwave GmbH, qui fonctionne dans la bande de fréquence de 24 GHz (figure 3). Avec ce module radar, il est possible de réaliser le procédé monopulse dans un seul plan. Mais il est également possible de n’utiliser qu’un seul canal de réception. Ainsi, les diagrammes d’antenne de l’antenne d’émission et de l’antenne de réception se superposent. Leurs lobes secondaires se trouvent ainsi sur des angles latéraux différents, ce qui réduit globalement l’intensité des lobes secondaires.