Radar primaire

L’énergie retournée varie avec le mouvement de la cible due à la variation du point de vue et donc de sa surface équivalente radar (${\displaystyle \sigma }$)

Établir l'équation du radar consiste à faire le bilan de puissance sur le trajet aller/retour du signal émis. La réponse d'une cible est liée à sa surface équivalente (${\displaystyle \sigma }$) définie dans cette équation et elle est une composition de surfaces élémentaires. La cible étant en mouvement, cette surface équivalente évolue à chaque instant et donne un retour qui varie. Une surface élémentaire ${\displaystyle \scriptstyle s_{k}}$ produit un signal élémentaire ${\displaystyle \scriptstyle e_{k}}$ reçu au niveau du radar

${\displaystyle {\vec {e_{k}}}=a_{k}\cos(2\pi f_{0}t+\Phi _{k})}$

Le signal total sera de la forme: ${\displaystyle S=\sum {\vec {e_{k}}}}$

Alors que les différents ${\displaystyle a_{k}}$ ne sont pas nuls, la somme des ${\displaystyle e_{k}}$ peut être nulle à cause des différences de phases ${\displaystyle \Phi _{k}}$ de chaque terme. Le seul paramètre accessible au niveau de la station radar est la fréquence. Afin donc d'améliorer la détection, on utilise un radar avec deux émetteurs calés sur des fréquences différentes.

Distance R calculée avec ${\displaystyle dT}$et la portée maximale avec ${\displaystyle T_{r}}$

La manière de mesurer la distance à un objet est d'émettre une courte impulsion de signal radio, et de mesurer le temps que prend l'onde pour revenir après avoir été réfléchie. La distance (R) est la moitié du temps de retour de l'onde (car le signal doit aller à la cible puis revenir) multipliée par la vitesse du signal (qui est proche de la vitesse de la lumière dans le vide si le milieu traversé est l'atmosphère).

${\displaystyle R={{cdT} \over {2}}}$ où c est la vitesse de la lumière dans le média et ${\displaystyle dT}$ le temps aller-retour

Pour ${\displaystyle dT}$ = 1 microsecondes, on obtient R = 150 mètres

Pour R = 1 mille nautique, on obtient ${\displaystyle dT}$ = 12,35 micro secondes

L'antenne étant à la fois émettrice et réceptrice, elle ne peut pas détecter l'onde réfléchie pendant que le signal est émis - on ne peut pas savoir si le signal mesuré est l'original ou le retour. Cela implique qu'un radar a une portée minimale, qui est la moitié de la durée de l'impulsion (${\displaystyle \tau }$) multipliée par la vitesse de la lumière. Pour détecter des cibles plus proches, il faut utiliser une durée d'impulsion plus courte. Un effet similaire impose une portée maximale. Si le retour arrive quand l'impulsion suivante est émise, une fois encore le récepteur ne peut pas faire la différence. La portée maximale est donc calculée par:

${\displaystyle R_{max}={\frac {cT_{r}}{2}}}$ où ${\displaystyle T_{r}}$ est le temps entre deux impulsions.

Faisceau plat.

Radar en 3D avec faisceau-crayon.

Un radar primaire utilisant un faisceau plat[1] a besoin pour déterminer l'altitude d'une deuxième antenne d'émission qui va balayer dans le plan vertical afin d'obtenir une information de site (d'où son appellation de "radar de site"). De cette manière, l'opérateur peut déterminer une altitude et donc des positions précises.

Cependant, il existe des radars de surveillance qui produisent un faisceau en forme de cosécante carrée en utilisant plusieurs émetteurs et qui permettent de trouver la position verticale directement[2]. De même une antenne utilisant un faisceau-crayon et faisant un balayage sur plusieurs angles obtiendra aussi l'altitude des cibles[3].

L'angle entre la direction du nord et celle de la cible (azimut) est déterminé grâce à la directivité de l'antenne. La directivité est la capacité de l'antenne à concentrer l'énergie rayonnée dans une direction particulière. En mesurant la direction dans laquelle est pointée l'antenne à l'instant où elle reçoit un écho. La précision de la mesure de ces angles dépend de la directivité de l'antenne. Pour une fréquence émise donnée (ou une longueur d'onde définie), la directivité d'une l'antenne est fonction de ses dimensions propres. Elle est proportionnelle à cette longueur d'onde mais inversement proportionnelle au diamètre de l'antenne.

On peut noter la variation de fréquence de l'onde émise par rapport à celle reçue lorsqu'on émet continuellement à une fréquence fixe. Il s'agit là de l'utilisation de l'Effet Doppler-Fizeau. Comme on ne fait pas varier la fréquence émise, on ne peut cependant pas définir la position de la cible de cette manière. En plus, on n'a que la composante radiale au radar de la vitesse. Par exemple, une cible se déplaçant perpendiculaire au faisceau radar ne causera pas de changement de fréquence alors que la même cible se déplaçant vers le radar à la même vitesse provoquera un changement maximal.

On peut également utiliser une variante de l'effet Doppler avec un radar à impulsions. Dans ce cas, on note la différence de phase entre les impulsions successives revenant de la cible. Cette méthode permet de déterminer la vitesse radiale ET la position de la cible.

• Radar secondaire
• Radar de contrôle routier
• Radar monopulse

• (fr) Principe du fonctionnement du radar par Christian Wolff

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