Le Radar aérien

Introduction

Le radar (de l'anglais RAdio Detection And Ranging) est un système qui utilise les ondes électromagnétiques pour détecter la présence et déterminer la position ainsi que la vitesse d'objets tels que les avions, les bateaux, ou la pluie. Les ondes envoyées par l'émetteur sont réfléchies par la cible, et les signaux de retour (appelés écho radar ou écho-radar) sont captés et analysés par le récepteur, souvent situé au même endroit que l'émetteur. La distance est obtenue grâce au temps aller/retour du signal, la direction grâce à la position angulaire de l'antenne où le signal de retour a été capté et la vitesse avec le décalage de fréquence du signal de retour généré selon l'effet Doppler. Il existe également différentes informations trouvées par le rapport entre les retours captées selon des plans de polarisation orthogonaux.


Un radar émet de puissantes ondes, produites par un oscillateur radio et transmises par une antenne. La portion de l'énergie du faisceau qui est réfléchie et renvoyée au récepteur lorsque le faisceau rencontre un obstacle dans l'atmosphère est appelée l’écho radar (ou écho-radar). Bien que la puissance des ondes émises soit grande, l’amplitude de l'écho est le plus souvent très petite mais ces signaux radio sont facilement détectables électroniquement et peuvent être amplifiés de nombreuses fois. Il existe différentes façons d'émettre ces ondes. Les plus utilisées sont :

•    les ondes pulsées, où le radar émet une impulsion et attend le retour ;
  
•    le radar à émission continue, où l'on émet continuellement à partir d'une antenne et on reçoit à l'aide d'une seconde.
  

Base de calcul

Un Radar est définit par une seule formule qui permet de connaitre entièrement ses capacités :

Pr = Puissance reçue (watts)
Pt = Puissance transmise (watts)
Gt = gain de l'antenne émettrice (dBi)
Gr = gain de l'antenne réceptrice (dBi)
λ = longueur d'onde du radar (mètres)
σ = section efficace ou surface équivalente radar (coefficient de réflexion de la cible, mètres carrés)
Rt = distance cible-radar émetteur (mètres)
Rr = distance cible-radar récepteur (mètres)

  Du côté du radar, on a la puissance transmise (Pt), le gain d'antenne (Gt et Gr) soit le rapport entre la puissance rayonnée dans le lobe principal et la puissance rayonnée par une antenne isotrope et la longueur d'onde utilisée λ. Ces valeurs sont en général constantes sur une antenne.
   La réponse d'une cible est liée à sa surface équivalente (σ) définie dans cette équation et sa distance. La cible est une composition de surfaces élémentaires. Comme elle est en mouvement, cette surface équivalente évolue à chaque instant et donne un retour qui varie.


Dans la plupart des cas :

• L'émetteur et le récepteur constituent le même dispositif (on parle alors de radar monostatique) et R_t = R_r = R
  
• L'antenne d'émission est utilisée comme antenne de réception et G_t = G_r = G
  

 

On définit la portée utile maximale, la distance pour laquelle le bilan de puissance fera apparaître le signal minimum, noté S m i n {\displaystyle S_{min}} (Taille minimum d'un objet), que l'on peut détecter :
R m a x 4 = P t G 2 λ 2 σ 0 ( 4 π ) 3 S m i n . {\displaystyle R_{max}^{4}={{P_{t}G^{2}\lambda ^{2}\sigma _{0}} \over {{(4\pi )}^{3}S_{min}}}.}

Exemple

La porté utile d'un Sa-10 qui se définit par :
Pt = 2.4 MW = 63.8 dB
G = 14 Db

λ = 400 m = 26 dB
Smin = -100 dB
Porté Max = 300 km

Un mirage 2000 possède une surface équivalente à
σ ~ 1m² = 0 dB

Rmax = 265 km

Ces valeurs ne sont que théorique car, ne sont pas pris en compte les pertes magnétique ou météorologique et beaucoup de simplification ont été faites.

Pour aller plus loin

Plus d'info par ici :
http://www.radartutorial.eu/01.basics/Principe%20du%20Radar.fr.html

Introduction

Le Mirage 2000 possède un radar RDI (Radar Doppler à Impulsions) développé par Thomson-CSF aussi connu sous le nom de Thales avionics.
Il possède une portée de 80 Nm (128 km), un balayage maximal horizontal et vertical de 120°.

Malgré la capacité de pouvoir balayer les 120° horizontalement en continu (Mode 60°), verticalement il se limitera au max à 12° sur les 120° (Mode 4 Barres).
C'est pourquoi vous pouvez ne pas détecter certains contacts, s'ils se trouvent trop loin, trop bas ou trop haut par rapport au mirage

De même si vous restez en mode 60° et 4 Barres le contact peut disparaitre car le balayage prend du temps. Il est préférable de changer de mode pour de la poursuite de précision sur une longue distance.

Mise en pratique par logiciel => https://tawdcs.org/radar-f15/

Visualisation

Sur le VTB ou Visualisation Tête Basse, vous retrouverez plusieurs informations concernant la cible que vous lockez

Les types de scan peuvent être :

• ENT : ENTremélé (mélangeant haute et basse fréquence)
  
• HFR : Haute FRéquence
  
• BFR : Basse FRéquence
  

Les types de Lock peuvent être :

• PIC / STT : Poursuite sur Information Continue, permettant le tir de missile (Une seule cible visible)
  
• PID / TWS : Poursuite sur Information Discontinue, permettant seulement la récolte des infos (Plusieurs cible visible)
  
• rien / RWS : permettant de ne pas surcharger d'information le radar
  

Les Modes spéciaux

Les Mirage 2000 possèdent 4 Modes de "Close combat" ou "combat à courte portée" (<10Nm)
Ces modes sont des auto-lock, dès qu'un contact passe devant le radar qui lockera la cible (ami ou ennemi)

2 Mode de Scan Horizontaux

Mets le radar en mode 15 dégrés sur une barre (30° horizontalement pour 3° verticalement)
Ces deux modes sont :

• BA2 : Utilisation d'une fréquence de répétition d'impulsion moyenne (plus de perte mais moins facilement détectable)
  
• BAH : Utilisation d'une fréquence de répétition d'impulsion haute (moins de perte mais plus facilement détectable)
  

Scan Verticaux

Mets le radar en mode 3° horizontalement et 60° verticalement (de -10° à +50°)
Ce mode est principalement utilisé pour le tir des MAGIC II

Scan conique

Ce mode bloquera l'antenne droit devant vous, faisant ainsi un cône de 3°
Ce mode est utilisé pour de la recherche proche, convient principalement pour le tir canon.