Radar monopulse

Pour pouvoir suivre un avion ou un missile, il faut naturellement plus d'une impulsion, mais chaque impulsion est unique (fréquence utilisée, durée de l'impulsion, polarisation,...) et il n'y a pas de fréquence de répétition fixe.

Le radar monopulse est la seule famille de radar qui n'ait pas été utilisée pendant la seconde guerre mondiale. Il y a eu des recherches aux Etas Unis, mais la première application pratique n'aura lieu qu'en 1954.

Le radar monopulse est basé sur le radar à balayage conique, déjà utilisé lors de la seconde guerre modiale (radar Würzburg de la dernière génération).

Le radar monopulse envoie simultanément 4 signaux légèrement décalés (mais avec un recouvrement) via 4 lobes. Il s'agit d'une antenne parabolique, mais on peut également employer une antenne réseau à commande de phase. Les signaux réfléchis sont amplifiés individuellement puis traités. Pour avoir une meilleure séparation, on utilise une polarisation différente pour les 4 signaux.

L'écho est reçu par les 4 lobes de l'antenne. On produit une somme des 4 signaux (Σ), mais également deux différences (Δ). Les signaux delta permettent de déterminer l'erreur de pointage (plus haut/plus bas et gauche/droite).

Si un radar classique peut obtenir une précision de pointage de 0.1°, un radar à 4 lobes peut obtenir une précision dix fois supérieure. Le brouillage est pratiquement impossible car la cible n'obtient les caractéristiques de l'impulsion qu'au moment où elle est frappée par le rayon. Les seules mesures que la cible peut prendre, c'est d'envoyer un signal très puissant sur toutes les fréquences, dans une tentative d'éblouir le récepteur.

Ce type de radar peut être influencé par des objects fixes (cas d'un avion volant au ras du sol) ou par des nuages. On utilise l'effet doppler pour annuler les échos des objets stationaires.

Radar à émission continue

On utilise le radar à fréquence fixe ou variable dans plusieurs applications. Pour des applications militaires, on utilise un radar au sol qui illumine continuellement la cible (radar de poursuite) et un radar embarqué à bord du missile qui utilise l'écho pour se diriger vers la cible.

Radar à fréquence fixe

Le radar fonctionne uniquement avec l'effet doppler: le battement entre la fréquence émise et la réflection permet de déterminer la vitesse de la cible (vitesse radiale par rapport au radar, le radar ne mesure pas la vitesse tangentielle). La précision de la mesure est plus élevée par rapport aux radars à impulsion. La puissance de l'écho ne permet pas de déterminer la distance: elle dépend des propriétés de la cible (plus ou moins réfléchissante, plus ou moins grande). La portée de ce radar est assez limitée par rapport à un radar à impulsions.

Pour obtenir une mesure de la vitesse plus précise (controle de la vitesse des véhicules), on n'utilise pas le battement entre la fréquence émise et l'écho reçu, mais un oscillateur local. Il est possible de distinguer plusieurs échos, mais il n'est pas possible de les attribuer à une cible déterminée. Le radar a également une vitesse limite au delà de laquelle la mesure n'est plus précise. C'est ainsi qu'un conducteur n'a pas du payer une amende parce qu'il roulait à plus de 300km/h, alors que le radar n'était certifié que jusqu'à 300km/h.

Le radar à fréquence fixe a des applications très spécifiques: il est par exemple utilisé pour mesurer la respiration et le pouls à distance. Ce radar permet en effet de mesurer les très faibles déplacements de la cage thoracique du patient en soins intensifs. On ne mesure pas l'effet doppler car une mesure de la distance ou de la vitesse n'est pas nécessaire ici, mais le déphasage du signal en retour. La précision de la mesure est meilleure que 1mm, mais il s'agit d'une mesure relative (une mesure absolue de la distance n'est pas nécessaire.

Radar à fréquence variable

On utilise de plus en plus de radars à émission continue et fréquence variable dans la navigation maritime (petits navires) car ce type de radar est meilleur marché. Du point de vue du radar, les autres navires sont fixes. La portée du radar est moindre et c'est le traitement du signal qui permet de détecter les cibles.

Compression d'impulsions

Il existe également des radars à sauts de fréquence pseude-aléatoires plus difficiles à brouiller (ils sont utilisés pour des applications militaires).

Le signal reçu (écho) passe maintenant dans plusieurs filtres à bande étroite, et chaque signal est retardé. Le signal passant par le premier filtre (correspondant à la fréquence en début d'impulsion) est retardé de la durée de l'impulsion radar, tandis que le signal du dernier filtre (fréquence de fin d'impulsion) n'est pas retardé. Les signaux de fréquences intermédiaires sont plus ou moins retradés.

On se retrouve ainsi avec une impulsion beaucoup plus étroite qui apparait mieux dans le bruit de fond (indiqué en rouge), le signal étant en effet comprimé dans un espace de temps plus court.

Un radar un peu similaire au radar à compression d'impulsions est le radar à double fréquence. C'est un radar équipé de deux magnétrons et d'un circuit récepteur qui peut basculer sur les deux fréquences. Le radar envoie alternativement un signal avec l'un et puis l'autre magnétron. Pour avoir un effet valable, il faut que les fréquences soient distinctes, pour profiter de la propagation différente selon la bande de fréquence. On peut ainsi plus facilement éliminer les brouillard et la pluie et discerner certaines cibles.