Cet article concerne l'ensemble des phénomènes mis en jeu par la « détection radar », c'est-à-dire la capacité du radar à déceler la présence d'échos de cible dans un milieu perturbé par la présence de bruits, et à localiser ces cibles.
Il aborde, dans un premier temps, les notions de bases nécessaires à la quantification du bruit et du signal utile.
Pour ce qui concerne le bruit, sont abordées les notions de :
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gain et bande passante d'un récepteur ;
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température additionnelle de bruit ;
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température de bruit et facteur de bruit d'une chaine de réception ;
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caractéristiques fréquentielles et filtrage.
Pour ce qui concerne le signal utile, sont abordées les notions de :
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expression mathématique du signal ;
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expression temporelle des puissances et énergie ;
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représentation vectorielle et complexe du signal ;
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notion de signal complexe équivalent ;
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spectre et filtrage, à partir d'une approche physique de la transformée de Fourier ;
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examen de spectres typiques de signaux avec et sans porteuse ;
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calcul spectral des puissances et énergie des signaux.
Ces notions simples constituent les bases théoriques strictement nécessaires à l'étude des performances des récepteurs radar, telle qu'elle sera abordée dans les articles « Détection des mobiles dans le clutter » et « Traitements avancés du signal radar », qui prendront la suite du présent article.
Ici, elles sont directement appliquées à l'étude du filtrage optimal d'un récepteur radar qui aborde successivement :
Cela conduira à l'expression de « l'équation du radar » en étapes successives :
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établissement de l'équation de propagation du signal entre le radar et l'objet à détecter ;
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application de la notion de filtrage adapté à la détection en présence de bruit ;
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équation du radar sur une cible silencieuse et brouilleuse ;
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équation du radar en milieu brouilleur.
Est ensuite abordé l'aspect probabiliste de la détection radar, ce qui conduira à établir : des relations entre le rapport signal sur bruit à la sortie du récepteur, la probabilité de fausse alarme due au bruit résiduel et la probabilité de détection de la cible. Cela en exposant :
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un rappel des notions de probabilité nécessaires à cette étude ;
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l'étude du comportement aléatoire du bruit, conduisant à la fausse alarme ;
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l'étude de divers comportements du signal et des traitements associés, conduisant à sa détection.
Ces études, centrées sur la présentation des phénomènes physiques, sont illustrées par de nombreux graphiques illustrant les phénomènes eux-mêmes, et les résultats obtenus. Elles sont complétées par un exposé pratique concernant le comportement des ondes dans le milieu naturel.
Enfin, est abordé le domaine particulier des radars de poursuite, qui permettent une localisation très précise des cibles radar grâce à des procédés particuliers :
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de poursuite distance ;
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de poursuite angulaire par « scanning » ;
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de poursuite angulaire par « monopulse » ;
en examinant dans chaque cas :
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le principe de base du procédé,
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le détail de la génération du signal d'erreur, conduisant à chiffrer la précision obtenue.
Des schémas synoptiques des radars de poursuite à « scanning » et « monopulse » illustrent l'organisation générale de ces radars.
