relation fréquence radar à impulsions, portée et précision

[Mathieu17]

Bonjour à tous, j'aurais une question pour affiner mon oral qui vient dans 6 jours:
Je sais que plus la longueur 𝜏 d'une impulsion est faible et meilleure est la précision en distance Δd=c.𝜏/2 , et plus la période de répétition To des impulsions est grande, meilleure est la portée du radar d=c.To/2 . Mais je ne sais pas par quelles relations montrer la proportionnalité entre la fréquence du signal radar F et la précision en distance Δd, et la proportionnalité inverse entre F et la portée du radar (ce dernier avec l'équation radar peut-être?). Pouvez-vous me donner les relations ou comment expliquer cette proportionnalité s'il-vous-plaît?
P.S: merci aux modérateurs de ne pas supprimer la discussion avant 6 jours
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[antek]

Je sais que plus la longueur �� d'une impulsion est faible et meilleure est la précision en distance Δd=c.��/2 . . .

Il s'agit de la discrimination.
L'équation caractéristique du radar montre qu'il n'y a pas un seul paramètre qui influe sur une caractéristique.
La portée par exemple est aussi dépendante de l'énergie émise, du facteur de bruit etc . . .

[goaoute]

Il s'agit de la discrimination.
L'équation caractéristique du radar montre qu'il n'y a pas un seul paramètre qui influe sur une caractéristique.
La portée par exemple est aussi dépendante de l'énergie émise, du facteur de bruit etc . . .

La portée dépend aussi de la sensibilité/discrimination de la réception et de la qualité de traitement du signal.

[Mathieu17]

bonjour antek et goaoute, je suis totalement d'accord avec vous, néanmoins je ne parle pas de cela dans mon oral. En fait dans l'introduction (voir image), je dis que plus la fréquence augmente plus la précision augmente (faculté de distinguer deux cibles proches) mais plus la portée diminue.
Néanmoins je me suis rendu compte que je ne l'ai pas montré (c'est le problème).
Au lieu de cela j'ai montré ce que je vous ai dis précédemment (avec la longueur d'impulsions...)
Il me faut juste savoir comment montrer ce qu'illustre l'image (pour ne pas être bloquer lors des questions).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Mathieu17]

merci de votre réponse, pouvez-vous lire mon deuxième message svp

[antek]

Me souviens plus bien mais la "qualité" de la réflexion est dûe aux dimensions de la cible par rapport à la longueur d'onde.
Ainsi deux cibles proches seront considérées comme une seule si le fréquence (porteuse) est "insuffisante".

[Mathieu17]

Sur cette image (de wikipédia) on voit que plus la longueur d'onde augmente (c-à-d plus la fréquence diminue) meilleure sera la réflexion (donc la portée, comme on aura plus d'énergie: c'est la réflectivité).
Mais je ne vois pas le lien avec la précision antek. Pouvez-vous réexpliquer svp?

[Mathieu17]

https://www.radartutorial.eu/01.basi...curacy.en.html
Le lien montre la précision dans la détermination de la distance, avec une précision inversement proportionnelle à la bande passante radar (donc à la fréquence de la porteuse)!!!
Est-ce cohérent?
Je l'avais notée Δd=c.𝜏/2 et pour eux, 𝜏=1/B avec 𝜏 la longueur de l'impulsion (mais je ne sais pas d'où viens 𝜏=1/B)

[goaoute]

Ne pas confondre bande passante et fréquence.
La bande passante est une portion de fréquence, ex: 500Mh entre 1,5 Gh et 2Gh
La fréquence de service doit bien sûr être dans la bande passante (entre 1,5 et 2Gh), sinon elle coupée par les filtres. "coupe bande" et ignorée par le filtre "passe bande"

[Mathieu17]

Ah oui, merci goaoute. Donc la relation que j'ai mis précédemment n'a rien à voir avec la fréquence du signal radar.
Est-ce que le gain de l'antenne (ça traduit en quelque sorte la puissance rayonnée par l'antenne) peut faire le lien entre portée et fréquence?

G=4.pi.A.K/λ²

avec A la surface d'antenne
K le rendement de l'antenne (la puissance de l'antenne est inférieure à la puissance de l'émetteur en raison des pertes)

Après l'éventuelle confirmation de cette explication, comment montrer le lien fréquence et précision (antek l'a expliqué mais je n'ai pas saisi le lien avec la précision)

[Gwinver]

Bonjour.

L'équation déterminant la résolution du radar est donnée sur cette page de Radartutorial : https://www.radartutorial.eu/01.basi...stance.fr.html

On voit que plus l'impulsion est courte, meilleure est la résolution en distance.
Qui dit impulsion courte dit grande largeur de bande, et en regardant le tableau des bandes radars du post #4, on voit que plus les fréquences sont élevées, plus la largeur de bande allouée est large. Donc, en utilisant une bande élevée, il est plus facile d'avoir une bonne résolution en distance

La résolution angulaire, quand à elle est fonction de la largeur du pinceau formée par l'antenne du radar. Pour une dimension d'antenne (en fait le réflecteur de l'antenne), plus la fréquence est élevée, plus le pinceau est étroit, et don meilleure est la résolution angulaire.

Mais, il n'y a rien de magique, la difficulté technique croît avec la fréquence, car la portée dépend aussi de la puissance de l'impulsion, ce qui est plus difficile aux fréquences élevées.

Sur le site radartutorial, il y a aussi une page dédiée à la précision.

[Mathieu17]

Merci infiniment Gwinver !!!
vous avez tous répondu à mes questions (merci!).
Mais juste, en quoi c'est plus difficile d'émettre une puissance à hautes fréquences?

[SK69202]

C'est trop vieux pour que j'ai un souvenir des équations, mais à l'exploitation manuelle sur bateaux gris (scope à tube cathodique, radars classiques, moins archaïque sur la fin)
les radars bandes L de veille aérienne lointaine (>100 Nq), faisait des pâtés pour les échos d'avions, par pâté il faut comprendre que sur le scope c'est un angle de plusieurs degrés et en fonction de l'échelle de veille une épaisseur de parfois plusieurs nautiques (Nq). On "plotait" au milieu. Inexploitable pour la détection des navires. (l'antique (déjà pour moi) V20 200MHZ je crois, lui faisait des bananes sur un scope !)
Avec les bandes S, c'était déjà beaucoup moins gros, mais la portée en radar de veille était plus réduite (fréquence de répétition plus grande) , et comme l'antenne pouvait être plus petite, elle tournait bien plus vite, augmentant la cadence d'information. Dans cette bande on trouvait aussi, les conduites de tir des missiles antiaériens à longue portée, on pouvait déjà pister des navires.
En bande X, tout les radars pour la navigation, les conduites de tir de l'artillerie et illuminateurs des missiles antiaériens, là la portée est réduite mais la discrimination peut être très bonne.

Est-ce que le gain de l'antenne (ça traduit en quelque sorte la puissance rayonnée par l'antenne) peut faire le lien entre portée et fréquence?

Je ne suis sûr de rien, c'est bien vieux, mais il me semble que plus la fréquence du radar descend, pour une même précision il faut faire grossir l'antenne et là on se heurte aux problèmes mécaniques d'un truc qui doit tourner, se balancer avec le navire, ne pas partir avec les vents de tempête. Il y a aussi un problème d'absorption atmosphérique, plus la fréquence augmente plus on a d'énergie qui est perdue.

[Gwinver]

Mais juste, en quoi c'est plus difficile d'émettre une puissance à hautes fréquences?

C'est une sorte de règle de la nature qui date du début de l'électronique des composants actifs. Plus la fréquence est élevée, plus c'est difficile.
Il y a plein de raisons à ça qui seraient trop longues à expliquer en détail.
En règle générale, pour monter en fréquence, les composants doivent réagir plus vite, et être de dimensions plus petites. Diminuer les dimensions nécessite plus de précision de réalisation.
Il en va aussi de même avec les aspects mécaniques, la réalisation devient plus délicates à plus hautes fréquences, car les dimensions deviennent comparables à la longueur d'onde et que les effets parasites ( capacitifs et inductifs) devienent plus perturbants.
On a un bel exemple avec les composants des ordinateurs, c'est la finesse de gravure qui permet de faire des puces embarquant toujours plus de composants et acceptant des fréquences d'horloge plus élevées.

[Mathieu17]

Merci SK69202 pour tes remarques: le lien entre la visualisation sur le scope et la bande de fréquences, et l'absorption de l'onde. Je vais faire des recherches sur cette dernière.

Merci Gwinver, donc c'est le fait que les composants soient soumis à plus de perturbations qui empêche l'émission d'une trop forte puissance? Ou c'est la diminution de leur dimension qui engendre une perte de puissance à hautes fréquences (d'ailleurs les deux questions sont liées d'après ce que tu as dis).

[Gwinver]

Bonsoir.

Je ne suis sûr de rien, c'est bien vieux, mais il me semble que plus la fréquence du radar descend, pour une même précision il faut faire grossir l'antenne et là on se heurte aux problèmes mécaniques d'un truc qui doit tourner, se balancer avec le navire, ne pas partir avec les vents de tempête.

Une antenne émet les ondes dans un lobe principal. La largeur du lobe est fonction du gain de l'antenne, donc de sa dimension. Mais, le gain, à surface donnée croît quand la fréquence augmente, le lobe devient donc plus étroit, et a une meilleure résolution angulaire. Pour une largeur de lobe donné, la surface de l'antenne (en fait le réflecteur) est plus grande en fréquence plus basse, avec les inconvénients cités par SK69202.
C'est illustré par la formule donnée en #10: G=4.pi.A.K/λ²
Le gain est directement lié à la largeur du lobe. Plus le lobe est étroit, plus le gain est élevé (et vice versa). Et cette formule lie le gain et la surface.

c'est le fait que les composants soient soumis à plus de perturbations qui empêche l'émission d'une trop forte puissance? Ou c'est la diminution de leur dimension qui engendre une perte de puissance à hautes fréquences

Plus exactement, c'est le fait que les effets parasites des composants deviennent plus important quand la fréquence augmente.
Concrètement, un composant actif est très souvent une puce qui est connectée à son environnement par des connections. Ces connections représentent des effets inductifs. A basse fréquence, il n'y a pas d'impact, mais à une fréquence élevée, l'impédance associée devient significative.
Pour émettre de la puissance, il faut des puces capables de passer le courant demandé, donc, des puces d'une grande surface. Une grande surface engendre une capacité parasite importante qu'il est difficile de contrôler, et son effet croît avec la fréquence.
En résumé, les effets parasites liés à la réalisation des composants les rend moins performant.
Il faut aussi considérer le temps de transit des électrons dans le composant, ce temps de réponse conditionne les performances aux fréquences élevées.

[Mathieu17]

Ok je vois, en résumé plus la fréquence est grande moins il y a de courant dans les composants (car impédance grande) donc moins de puissance.
Merci beaucoup Gwinver!

[Gwinver]

Ok je vois, en résumé plus la fréquence est grande moins il y a de courant dans les composants (car impédance grande) donc moins de puissance.

Pas encore tout à fait.
Plus la fréquence est élevée:

plus les effets parasites (capacitifs et inductifs) sont élevés et perturbent l'utilisation du composant.
Plus les temps de transits dans les composants sont longs relativement à la fréquence

[Mathieu17]

Ah oui, et comme le temps est plus long alors il y a moins d'énergie qui est transportée par seconde dans les composants, donc moins de puissance, c'est ça?
Merci beaucoup !

[Gwinver]

Bonsoir.

Le temps de transit n'interfère pas avec la puissance, mais avec le gain du composant.
En règle générale, un transistor dispose d'une électrode de commande qui contrôle le courant.
A fréquence élevée, le temps de transfert des électrons est long devant la période du signal à amplifier, le contrôle du courant se fait mal et le gain est faible. Par ailleurs, un amplificateur de puissance nécessite de passer beaucoup de courant, donc une puce large, ce qui accroît les capacités parasites, lesquelles diminuent encore le gain.

[Mathieu17]

D'accord, c'était pas facile à comprendre on dirait
Merci encore Gwinver!