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Le radar...cet auxiliaire de sécurité !

Auteur : Webmaster
Dernière modification: 24 March 2007

Mode de fonctionnement

Le radar propage des impulsions radio-électriques dans l'air à la vitesse de la lumière (300'000 km/s).
L'impulsion est réfléchie par un objet et revient comme écho.
Le radar détermine ainsi l'éloignement de la cible en mesurant le temps écoulé entre l'émission de l'impulsion et le retour de l'écho.

Le relèvement (direction angulaire) de la cible détectée est déterminé par la direction vers laquelle pointe l'antenne du radar lorsqu'elle émet l'impulsion.

Un système typique de radar se compose de trois composants de base: Un émetteur/récepteur, une antenne, et un écran de visualisation.
Dans la plupart des petits radars, l'émetteur/récepteur est situé dans le module de l'antenne.
L'émetteur produit les impulsions de fréquence radio d'une longueur d'onde déterminée qui sont émises lorsque l'antenne tourne. Un dispositif de commutation interrompt la transmission à intervalles réguliers et emploie alors l'antenne comme récepteur pour capter l'énergie renvoyée par des objets se trouvant sur le chemin du faisceau lors de l'émission.
Les échos réfléchis sont amplifiés, puis transformés de telle sorte qu'ils apparaissent sur l'écran sous forme de points lumineux (spot).


Vitesse de propagation des ondes

La vitesse de propagation des ondes n'est pas la même pour les ondes sonores (333 m/s) que pour les ondes lumineuses (la lumière) qui est de 300'000 km/s.
Les ondes radio-électriques émises par le radar ont la même vitesse que la lumière.

Les fréquences radar partagent les bandes UHF et SHF avec d'autres applications industrielles : 

Ce domaine fréquentiel est subdivisé en 7 bandes, dont les plus utilisées en radar sont les bandes C, L pour les systèmes spatiaux, et X, C, L pour les systèmes aéroportés et marins.
 

Bande spectrale Ka Ku X C S L P
Longeur d'onde (cm) 1 2 3,1 5,6 9,6 23 68
Fréquence (GHz) 35 14 9,6 5,5 3 1,3 0,44


La gamme de fréquences utilisée pour les radars marins des bateaux de petites tailles est la bande X ou bande des 3 cm.

 

Les ondes radio se comportent différemment selon leur longueur. Les ondes longues traversent les obstacles alors que les ondes courtes ne les pénètrent que peu et sont fortement réfléchies.
Pour le radar il faut donc utiliser des ondes très courtes. L'ordre de grandeur est de 3 cm pour les radars marins.

Au lieu de "longueur d'onde" on parle plus souvent de la "fréquence". Les deux notions sont liées par la relation :

Vitesse de la lumière (m/s)
-—————————————— = Fréquence (Herz)
Longueur d'onde (m)

Soit pour un radar marin la bande de fréquence:

300'000'000 m/s
-———————— = 10'000'000'000 Hz = 109 Hz = 10 GigaHerz
0.03 m

Si les caractéristiques d'un radar mentionnent une fréquence par exemple de 9410 MHz, c'est que sa longueur d'onde est de 3,19 cm.


Si nous laissons un radar émettre pendant une seconde, en sachant que la circonférence de la terre est de 40'000 km environ, le début de l'émission pourrait avoir parcouru 7,5 fois le tour de la terre avant que sa fin ne quitte l'émetteur. Avec un temps d'émission aussi long, il nous est tout à fait impossible de mesurer une distance. Nous sommes donc obligés de fractionner le signal radio en train de pulsations.

Si notre radar n'émet que pendant un millionième de seconde (1 µs), la longueur du train de pulsations est la suivante :

300'000'000 m
-——————— = 300 m  
1'000'000



Le début du train de pulsations a donc déjà parcouru 300 m lorsque sa fin quitte l'émetteur. Nous pouvons donc exprimer la rapidité de propagation des ondes radio comme suit:

1 µs = 300 m
0,1 µs = 30 m
0,01 µs = 3 m

 

Premières conclusions importantes

  • On peut s'apercevoir qu'un radar n'émet chaque seconde que 525 µs (750 x 0,7 µs) pour les longues portées ou 180 µs (2'250 x 0,08 µs) pour les petites distances, soit chaque fois bien moins que 1% du temps.

  • Un cycle d'impulsion (durée entre chaque émission) dure pour les petites distances 444 µs (1 s / 2250 Hz), le radar dans ce cas ne fait qu'attendre et 1,33 ms (1 s / 750 Hz) pour les grandes distances.

  • Comme l'antenne tourne par exemple à 27 t/min, l'écran est rafraîchit toutes les 2,2 secondes (60 s / 27 = 2,2 s).

  • Le radar envoie pour chaque degré de balayage, soit toutes les 6172 µs (2,2 s / 360°) 4,6 trains d'impulsions pour les grandes échelles et 14 pour les petites distances.

  • La puissance instantanée pour un radar qui est donné par exemple à 4 kW par son constructeur, n'est nécessaire que pendant 1% du temps, ce qui représente que 30 à 50 Watts, facilement disponible sur la batterie 12 V du bord.

 

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