radar.
Publié le 08/12/2021
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radar. n.m., abréviation de radio detection and ranging, méthode de détection et de
positionnement à distance d'un obstacle ou d'un mobile, fondée sur la réception et le
traitement de l'écho d'un signal hertzien ; il désigne aussi l'appareil émetteur du signal et
récepteur de l'écho. L'obstacle ou le mobile détecté, qui réfléchit et diffuse le signal qu'il reçoit,
est électroniquement passif. L'unicité de l'appareil émetteur-récepteur et la passivité de la
cible distinguent le radar de tous les autres procédés de radiolocalisation.
Les premières réflexions sur une éventuelle détection d'obstacles passifs par radio
remontent à 1904, en Allemagne, mais ne débouchèrent sur aucune réalisation. Les
premières tentatives expérimentales eurent lieu aux États-Unis vers 1922, mais ne donnèrent
pas de résultats convaincants. Les premiers appareils utilisables furent construits en France en
1934 et 1935 (par exemple, détecteur d'icebergs installé à la proue du paquebot
Normandie). Les Britanniques pressentirent, les premiers, le rôle militaire essentiel du radar et
commencèrent, à la veille de la Seconde Guerre mondiale, à créer un réseau côtier de
détection éloignée. La guerre provoqua un immense effort de recherche et de développement
en ce domaine ; le Britannique Watson Watt arrêta les principes essentiels des radars
modernes, toujours appliqués aujourd'hui, et les Américains produisirent massivement des
radars de tous types dès 1942. L'outil ainsi défini se révéla en effet étonnamment souple et
donna lieu à des applications multiples : radar de navigation maritime, présentant la carte des
obstacles fixes et la position des autres bateaux voisins ; surveillance de l'espace aérien
éloigné ; surveillance de l'espace rapproché ; détermination des cibles par les radars de
conduite de tir ; conduite de tir proprement dite (artillerie et missiles sol-air) ; approche des
aérodromes ; radars météorologiques fixes ou embarqués sur les avions ; contrôle de l'état
de la mer ; détection des sous-marins qui font surface ou qui envoient un schnorkel en
surface ; détection des missiles balistiques au lancement ; radars altimétriques des avions ;
détection de militaires (armés et casqués) au sol ; contrôle de vitesse des automobiles, etc.
Les principes de fonctionnement.
Les longueurs d'onde utilisées doivent être suffisamment petites pour pouvoir être
concentrées en faisceaux et, dans certains cas, pour pouvoir traverser l'ionosphère, afin de
détecter le lancement d'un missile à partir d'un satellite. Elles doivent, par ailleurs, être
suffisamment grandes pour être peu sensibles à la pluie, aux nuages et au brouillard (seuls
les radars météorologiques sont conçus pour percevoir des échos provenant des
formations orageuses). Le domaine privilégié des radars est ainsi celui des ondes
centimétriques et décimétriques, 95 % des applications se situant entre 3 cm (10 GHz) et
1 m (300 MHz). Seuls les radars dits transhorizons utilisent des longueurs d'onde
beaucoup plus grandes (quelques dizaines de mètres), réfléchies sur l'ionosphère, pour
détecter, à partir du sol et bien au-delà de l'horizon, les grandes colonnes de gaz ionisées
émises par des missiles intercontinentaux qui décollent.
Les antennes émettrices sont des dipôles. La puissance qu'elles rayonnent est focalisée
par des réflecteurs métalliques légers (tôles perforées ou treillis métalliques, qui se
comportent comme des tôles pleines, dans la mesure où leurs orifices sont petits par
rapport à la longueur d'onde émise). L'oscillateur engendrant l'émission en ultra-haute
fréquence est presque toujours une diode à cavité résonante magnétique, ou magnétron
(voir ce mot ). L'émission est modulée en une succession régulière de signaux très courts,
ou tops (de 0,1 à 2 microsecondes), dont la montée en puissance à partir de 0 est
quasiment instantanée. Le front très raide de ce top d'émission constitue ainsi un repère
temporel précis. Le signal rayonné dans l'espace frappe la cible qui le réfléchit en le
diffusant ; une infime fraction de l'énergie émise revient ainsi au radar qui, à ce moment,
n'émet pas. Il est donc possible d'utiliser, à la réception, le même réflecteur et le même
dipôle qu'à l'émission ; le signal capté est dirigé vers le récepteur à travers une valve
électronique qui le protège, en se fermant pendant la durée de chaque top d'émission.
L'écart de temps séparant le front du top d'émission de celui du top de réception est
proportionnel à la distance de l'obstacle ou de la cible (un aller-retour effectué à la vitesse
de la lumière, par exemple 1 millième de seconde pour un avion situé à 150 km du radar).
Telle est la base de la télémétrie radar, dont l'avantage déterminant est de présenter la
même précision absolue quelle que soit la distance mesurée.
Exemples d'application.
Les radars de navigation maritime ou de surveillance de l'espace aérien (qu'ils soient
terrestres ou portés par des avions) balaient l'espace à l'aide d'un aérien (partie tournante
du radar). Le réflecteur est conçu pour concentrer la puissance émise dans un volume très
plat, assimilable à un quart de plan, tournant avec l'aérien autour de son axe vertical. Tout
avion présent dans l'espace ainsi surveillé sera atteint par l'émission, une fois par tour, et
renverra un écho. Le récepteur pilote un oscilloscope cathodique balayé radialement, le
rayon de balayage tournant avec l'aérien. Chaque écho fait apparaître un point lumineux
sur le rayon de balayage, d'autant plus éloigné du centre de l'écran que l'avion est luimême éloigné du radar. La rémanence du revêtement luminescent de l'écran interdit
l'extinction du signal entre deux balayages consécutifs. La fréquence porteuse des radars
militaires est codée. Les avions amis sont équipés d'un récepteur-émetteur, dont
l'émission est déclenchée par le signal codé des radars amis. Ils émettent à leur tour un
signal, reçu par un récepteur auxiliaire annexé au radar, qui modifie l'aspect de son écho de
base. L'opérateur distingue alors clairement, dans un espace encombré, les avions amis et
les avions ennemis (dispositif dit IFF). Mais, en dehors des avions, il perçoit également une
carte de tous les obstacles fixes réfléchissants, qui peuvent saturer son écran. Les radars
de ce type possèdent donc un dispositif permettant, à la demande, de supprimer ou
d'atténuer les échos fixes en ne conservant que les échos mobiles. Ce dispositif est fondé
sur le glissement de fréquence, dû à l'effet Doppler, subi par les échos des seules cibles
mobiles.
Les radars de conduite de tir, quant à eux, sont dotés de réflecteurs paraboliques et
d'une antenne dipôle rotative, dans l'axe du réflecteur, émettant un mince faisceau avec
une légère obliquité par rapport à cet axe. L'intensité des échos reçus varie alors
périodiquement au cours d'une rotation de l'antenne, sauf si l'axe du paraboloïde est pointé
sur la cible. Cette particularité est utilisée pour assurer un suivi automatique de la cible par
l'antenne, toute apparition d'une pulsation de l'intensité du signal reçu donnant lieu à un
rajustement de la position de l'aérien.
Complétez votre recherche en consultant :
Les livres
radar - aérien (partie tournante) d'un radar de surveillance lointaine de l'espace
aérien, page 4213, volume 8
radar - image radar du sol à très haute résolution, page 4213, volume 8
radar détecteur de petits obstacles, page 4213, volume 8
Complétez votre recherche en consultant :
Les corrélats
Appleton (sir Edward Victor)
détection
guide d'ondes
hyperfréquence
magnétron
missile
navigation
observation (satellite d')
radiodétection
radôme
rayonnement - Le rayonnement électromagnétique - Les ondes hertziennes
Watson-Watt (sir Robert Alexander)
Les livres
télédétection - le désert du Soudan, page 5092, volume 9
radar. n.m., abréviation de radio detection and ranging, méthode de détection et de
positionnement à distance d'un obstacle ou d'un mobile, fondée sur la réception et le
traitement de l'écho d'un signal hertzien ; il désigne aussi l'appareil émetteur du signal et
récepteur de l'écho. L'obstacle ou le mobile détecté, qui réfléchit et diffuse le signal qu'il reçoit,
est électroniquement passif. L'unicité de l'appareil émetteur-récepteur et la passivité de la
cible distinguent le radar de tous les autres procédés de radiolocalisation.
Les premières réflexions sur une éventuelle détection d'obstacles passifs par radio
remontent à 1904, en Allemagne, mais ne débouchèrent sur aucune réalisation. Les
premières tentatives expérimentales eurent lieu aux États-Unis vers 1922, mais ne donnèrent
pas de résultats convaincants. Les premiers appareils utilisables furent construits en France en
1934 et 1935 (par exemple, détecteur d'icebergs installé à la proue du paquebot
Normandie). Les Britanniques pressentirent, les premiers, le rôle militaire essentiel du radar et
commencèrent, à la veille de la Seconde Guerre mondiale, à créer un réseau côtier de
détection éloignée. La guerre provoqua un immense effort de recherche et de développement
en ce domaine ; le Britannique Watson Watt arrêta les principes essentiels des radars
modernes, toujours appliqués aujourd'hui, et les Américains produisirent massivement des
radars de tous types dès 1942. L'outil ainsi défini se révéla en effet étonnamment souple et
donna lieu à des applications multiples : radar de navigation maritime, présentant la carte des
obstacles fixes et la position des autres bateaux voisins ; surveillance de l'espace aérien
éloigné ; surveillance de l'espace rapproché ; détermination des cibles par les radars de
conduite de tir ; conduite de tir proprement dite (artillerie et missiles sol-air) ; approche des
aérodromes ; radars météorologiques fixes ou embarqués sur les avions ; contrôle de l'état
de la mer ; détection des sous-marins qui font surface ou qui envoient un schnorkel en
surface ; détection des missiles balistiques au lancement ; radars altimétriques des avions ;
détection de militaires (armés et casqués) au sol ; contrôle de vitesse des automobiles, etc.
Les principes de fonctionnement.
Les longueurs d'onde utilisées doivent être suffisamment petites pour pouvoir être
concentrées en faisceaux et, dans certains cas, pour pouvoir traverser l'ionosphère, afin de
détecter le lancement d'un missile à partir d'un satellite. Elles doivent, par ailleurs, être
suffisamment grandes pour être peu sensibles à la pluie, aux nuages et au brouillard (seuls
les radars météorologiques sont conçus pour percevoir des échos provenant des
formations orageuses). Le domaine privilégié des radars est ainsi celui des ondes
centimétriques et décimétriques, 95 % des applications se situant entre 3 cm (10 GHz) et
1 m (300 MHz). Seuls les radars dits transhorizons utilisent des longueurs d'onde
beaucoup plus grandes (quelques dizaines de mètres), réfléchies sur l'ionosphère, pour
détecter, à partir du sol et bien au-delà de l'horizon, les grandes colonnes de gaz ionisées
émises par des missiles intercontinentaux qui décollent.
Les antennes émettrices sont des dipôles. La puissance qu'elles rayonnent est focalisée
par des réflecteurs métalliques légers (tôles perforées ou treillis métalliques, qui se
comportent comme des tôles pleines, dans la mesure où leurs orifices sont petits par
rapport à la longueur d'onde émise). L'oscillateur engendrant l'émission en ultra-haute
fréquence est presque toujours une diode à cavité résonante magnétique, ou magnétron
(voir ce mot ). L'émission est modulée en une succession régulière de signaux très courts,
ou tops (de 0,1 à 2 microsecondes), dont la montée en puissance à partir de 0 est
quasiment instantanée. Le front très raide de ce top d'émission constitue ainsi un repère
temporel précis. Le signal rayonné dans l'espace frappe la cible qui le réfléchit en le
diffusant ; une infime fraction de l'énergie émise revient ainsi au radar qui, à ce moment,
n'émet pas. Il est donc possible d'utiliser, à la réception, le même réflecteur et le même
dipôle qu'à l'émission ; le signal capté est dirigé vers le récepteur à travers une valve
électronique qui le protège, en se fermant pendant la durée de chaque top d'émission.
L'écart de temps séparant le front du top d'émission de celui du top de réception est
proportionnel à la distance de l'obstacle ou de la cible (un aller-retour effectué à la vitesse
de la lumière, par exemple 1 millième de seconde pour un avion situé à 150 km du radar).
Telle est la base de la télémétrie radar, dont l'avantage déterminant est de présenter la
même précision absolue quelle que soit la distance mesurée.
Exemples d'application.
Les radars de navigation maritime ou de surveillance de l'espace aérien (qu'ils soient
terrestres ou portés par des avions) balaient l'espace à l'aide d'un aérien (partie tournante
du radar). Le réflecteur est conçu pour concentrer la puissance émise dans un volume très
plat, assimilable à un quart de plan, tournant avec l'aérien autour de son axe vertical. Tout
avion présent dans l'espace ainsi surveillé sera atteint par l'émission, une fois par tour, et
renverra un écho. Le récepteur pilote un oscilloscope cathodique balayé radialement, le
rayon de balayage tournant avec l'aérien. Chaque écho fait apparaître un point lumineux
sur le rayon de balayage, d'autant plus éloigné du centre de l'écran que l'avion est luimême éloigné du radar. La rémanence du revêtement luminescent de l'écran interdit
l'extinction du signal entre deux balayages consécutifs. La fréquence porteuse des radars
militaires est codée. Les avions amis sont équipés d'un récepteur-émetteur, dont
l'émission est déclenchée par le signal codé des radars amis. Ils émettent à leur tour un
signal, reçu par un récepteur auxiliaire annexé au radar, qui modifie l'aspect de son écho de
base. L'opérateur distingue alors clairement, dans un espace encombré, les avions amis et
les avions ennemis (dispositif dit IFF). Mais, en dehors des avions, il perçoit également une
carte de tous les obstacles fixes réfléchissants, qui peuvent saturer son écran. Les radars
de ce type possèdent donc un dispositif permettant, à la demande, de supprimer ou
d'atténuer les échos fixes en ne conservant que les échos mobiles. Ce dispositif est fondé
sur le glissement de fréquence, dû à l'effet Doppler, subi par les échos des seules cibles
mobiles.
Les radars de conduite de tir, quant à eux, sont dotés de réflecteurs paraboliques et
d'une antenne dipôle rotative, dans l'axe du réflecteur, émettant un mince faisceau avec
une légère obliquité par rapport à cet axe. L'intensité des échos reçus varie alors
périodiquement au cours d'une rotation de l'antenne, sauf si l'axe du paraboloïde est pointé
sur la cible. Cette particularité est utilisée pour assurer un suivi automatique de la cible par
l'antenne, toute apparition d'une pulsation de l'intensité du signal reçu donnant lieu à un
rajustement de la position de l'aérien.
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Les livres
radar - aérien (partie tournante) d'un radar de surveillance lointaine de l'espace
aérien, page 4213, volume 8
radar - image radar du sol à très haute résolution, page 4213, volume 8
radar détecteur de petits obstacles, page 4213, volume 8
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Les corrélats
Appleton (sir Edward Victor)
détection
guide d'ondes
hyperfréquence
magnétron
missile
navigation
observation (satellite d')
radiodétection
radôme
rayonnement - Le rayonnement électromagnétique - Les ondes hertziennes
Watson-Watt (sir Robert Alexander)
Les livres
télédétection - le désert du Soudan, page 5092, volume 9
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