Les Principes du Radar

Polarisation

L’onde électromagnétique émis par une antenne est composé d’une variation du champ électrique et du champ magnétique ayant des axes orthogonaux (à 90 degrés l’un de l’autre). Le champ électrique détermine le plan de polarisation de l’onde. Une antenne dipôle simple capte le signal maximum d’une onde électromagnétique si elle est orientée dans le même plan que le champ électrique.

Figure 2 : Champ électrique linéaire polarisé verticalement (bleu) ou horizontalement (rouge).

Figure 2 : Champ électrique linéaire polarise verticalement

Figure 3 : Champ électrique linéaire polarise horizontalement

Polarisation linéaire

Des antennes orientées verticalement ou horizontalement sont conçues pour recevoir des ondes polarisées respectivement dans ces deux directions. Le changement de polarisation de l’onde va donc altérer le niveau de réception du signal si l’antenne est orientée dans l’axe perpendiculaire.

Deux plans de polarisation sont surtout utilisés :

• Dans les ondes polarisées verticalement, le champ électrique varie dans l’axe vertical ;
• Inversement, dans les ondes polarisées horizontalement, le cham électrique varie horizontalement
  
  Ex.: Antenne de surveillance ou de recherche des systèmes de téléguidage des missiles SA–2.

Le maximum de réception se produira quand l’antenne de réception (R_x) sera orientée dans le même plan que celle de transmission (T_x)..

Il est évident que la polarisation linéaire peut être dans une infinité de directions mais les plus communes, outre celles verticales et horizontales, sont:

• Pente de + 45° avec l’horizontale ;
• Pente - 45°.
  Ex.: Antenne de surveillance ou de recherche des systèmes de téléguidage des missiles SA-3M.

Polarisation circulaire

Dans la polarisation circulaire, le champ électrique fait une rotation horaire ou anti-horaire de 360 degrés à chaque cycle d’émission de l’onde radioélectrique. On utilise généralement les variations du champ électrique pour définir la polarisation circulaire car c’est la variation de son intensité (volts, millivolts ou microvolts par mètre) qui est mesurée par les appareils de détection.

Dans ce cas particulier, le déphasage entre les champs électriques et magnétiques est de 90° et les deux composantes ont la même amplitude. On distingue alors les cas de polarisation circulaire gauche et circulaire droite selon le sens de l'enroulement autour de l’axe de propagation du signal. Si le déphasage n’est pas de 90°, l’amplitude des deux champs varie avec le temps et la polarisation est dite elliptique.

Pour un maximum de détection, l’antenne réceptrice doit être orientée dans le même plan de polarisation que le retour de la cible. Une mauvaise orientation pourra occasionner des pertes de 20 à 30 dB. Une onde polarisée circulairement est rétrodiffusée dans le sens oppose de rotation par une goutte de pluie sphérique. À la réception, l’antenne rejette les ondes polarisées dans la mauvaise direction ce qui permet de filtrer les précipitations du signal radar. Par contre, la réflexion d’un avion aura une composante assez importante de la rotation originale pour être détectée puisque qu’un aéronef n’est pas sphérique.

Ainsi, lorsque de larges se précipitations risque de faire perdre au contrôleur aérien le signal des aéronefs, ce dernier passera à l’émission d’une onde circulairement polarisée pour servir de filtre.

Dépolarisation

Quand une onde électromagnétique passe dans un volume d’air rempli de diffuseurs (comme de la pluie), l’orientation du plan de polarisation change. Un radar météorologique à polarisation double, qui émet et reçoit simultanément des ondes polarisés verticalement et horizontalement, peut comparer les retours dans les directions similaires ou croisées:

• HH - transmission et réception horizontales;
• VV - transmission et réception verticales;
• HV - transmission horizontale et réception verticale;
• VH - transmission verticale et réception horizontale.