Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
R

radar (suite)

Classification

Il existe trois grands groupes de radars : les radars à impulsions (les plus répandus), les radars à ondes entretenues et les radars à fréquence modulée.


Radars à impulsions

Compte tenu des conditions de propagation (atmosphère plus ou moins humide) et des portées maximales souhaitées, l’émission doit être très puissante. Elle doit, également, être de très courte durée, afin de pouvoir être suivie d’une période de « silence » destinée à observer les échos. Ces conditions sont satisfaites avec un système à impulsions. Une impulsion de 1 μs est suivie d’un silence de 999 μs, la fréquence moyenne étant de 1 ms. Cet état de fait a une importance capitale. En effet, si l’on sait, aujourd’hui, réaliser de puissants émetteurs en ondes ultracourtes, un fonctionnement en régime permanent exigerait des puissances de plusieurs mégawatts, pratiquement impossibles à réaliser. En revanche, en régime d’impulsions, la puissance disponible moyenne au cours d’une période est à peu près mille fois inférieure. Des systèmes électroniques relativement simples (charges et décharges de condensateurs) permettent d’isoler individuellement les impulsions. Lorsqu’il s’agit d’ondes très courtes, par exemple centimétriques, la technologie impose l’utilisation d’oscillateurs spéciaux, les magnétrons. Un magnétron est constitué d’une enceinte en cuivre qui, placée dans le champ d’un puissant aimant permanent, comprend une cathode centrale. Les électrons que celle-ci émet se déplacent en spirale vers une anode circulaire comprenant plusieurs fentes. Celles-ci aboutissent à des cavités résonnantes où un champ alternatif à très haute fréquence est produit à chaque passage d’électrons devant une fente. En régime d’impulsions, on peut obtenir des puissances de plusieurs centaines de kilowatts, toujours appliquées pendant une période de 1 ms. Dans les installations les plus importantes, on utilise aussi des tubes amplificateurs de l’énergie émise, les klystrons, tubes à cavités, dits aussi tubes à modulation de vitesse des électrons groupés par « paquets » au passage devant des électrodes polarisées. La puissance de crête peut être de l’ordre de 50 MW pour une longueur d’onde de λ = 10 cm.

Les aériens utilisés sont de types très divers. Ils peuvent être plans ou paraboliques, ou encore cylindro-paraboliques, mais, dans tous les cas, la propagation des ondes émises étant comparable à celle des rayons lumineux, le calcul précis des réflecteurs permet à la fois une réduction sensible de leurs dimensions et l’obtention d’un pinceau très étroit, souvent inférieur à 1°. D’une façon générale, la liaison entre l’émetteur et le réflecteur s’effectue non pas par des circuits classiques (les pertes seraient trop élevées), mais par des guides d’onde, habituellement rectangulaires, dans lesquels les ondes, suivant leurs modes, se propagent pratiquement sans pertes. Leur embouchure est placée exactement au foyer du réflecteur, qui constitue en fait la véritable antenne. Un point très important est celui du voisinage de l’émetteur et du récepteur lorsque l’antenne est commune. En effet, la puissance élevée des impulsions ne doit, en aucun cas, influencer le récepteur. Le blocage de ce dernier s’effectue à l’aide de duplexeurs, sortes de tubes à décharge.

Étant donné les fréquences très élevées, les récepteurs ne peuvent être à amplification directe et sont tous du type superhétérodyne, par exemple à double changement de fréquence. À la sortie du terminal se trouve un oscilloscope circulaire dont l’écran est du type à persistance. Dans les radars à exploration, où l’aérien balaie régulièrement l’espace environnant, un vecteur lumineux ayant son origine au centre de l’écran balaie à son tour la totalité de l’écran. Un système de synchronisation à base de temps assure le synchronisme entre la périodicité des impulsions émises et le déplacement du vecteur. De plus, un générateur d’impulsions donne lieu à l’inscription sur l’écran de cercles équidistants représentant les distances des échos. Ces échos, qui donnent une image visuelle de l’ensemble de l’environnement, comprennent naturellement des échos fixes (bâtiments, cheminées d’usine, phares, etc.) qu’il convient d’éliminer. On y parvient à l’aide de lignes à retard et de contrôle du déphasage résultant.

Une telle station radar à aérien rotatif est dite de surveillance, et pour déterminer avec précision la position de l’origine de l’écho, en site et en gisement, on superpose des mouvements réguliers verticaux au déplacement horizontal de l’aérien.


Radars à ondes entretenues

Il s’agit de radars utilisant non plus des impulsions, mais des ondes permanentes, dont les amplitudes ne doivent, naturellement, pas trop influencer le récepteur. Cela conduit à utiliser des aériens directifs éloignés les uns des autres de quelques mètres, ce qui, en ondes centimétriques, permet au récepteur de ne capter qu’un millionième de l’énergie émise : les aériens sont du type « cornet ». Un phénomène particulier mis en évidence dans le domaine acoustique par le physicien Christian Doppler (1803-1853) et en optique par Hippolyte Fizeau (1819-1896) est utilisé dans les radars Doppler. Si l’obstacle (ou le radar) se déplace, un déphasage se produit entre l’onde émise et l’onde reçue suivant que l’objet s’éloigne ou se rapproche, donnant lieu à un changement de fréquence.

Un exemple caractéristique des radars à ondes entretenues est celui des fusées de proximité, qui sont des obus « normaux » auxquels on fait jouer le rôle de radars Doppler. L’ogive, en matière plastique, est traversée par une antenne minuscule. Celle-ci est excitée par un très petit émetteur-récepteur à tube unique. Lorsque l’obus est tiré dans la direction de l’avion à abattre, sa vitesse étant de loin supérieure à celle de l’avion, un battement se manifeste entre la fréquence de l’onde émise et celle de l’écho, la fréquence de ce battement indiquant la vitesse d’approche. Cette situation étant préréglée, un thyratron déclenche le détonateur, et l’obus éclate à proximité de l’avion. Cette réalisation a eu une influence prépondérante dans la lutte antiaérienne au cours de la Seconde Guerre mondiale.