Radar de surveillance vs. Radar météorologique
Voici une liste comparative des caractéristiques recherchées pour un radar primaire de surveillance aérienne (RPS) et pour un radar météorologique sous forme de tableau:
| Caractéristiques | Radar de contrôle aérien | Radar météorologique |
|---|---|---|
| Fréquences | Bandes L et S | Bandes S, C et X (parfois L et K) |
| Doppler | Oui | Oui |
| Balayage | En azimut ou élévation | En azimut et élévation |
| Traitement du signal | Complexe et en temps réel | Très complexe, moins critique sur sa durée |
| Polarisation | Linéaire (horizontale) et circulaire | Double (verticale et horizontale) |
| Puissance de pointe | Variable (KW à MW) | Variable (KW à MW) |
| Traitement Doppler | I (en-phase) & Q (quadrature) | I & Q |
| Rafraîchissement de l’image | 6 - 12 secondes | 5 - 15 minutes |
| Traitement des échos parasites | Oui (incluant la météo) | Oui (incluant les avions) |
| Dimensions de l’antenne | Grande (plus grande longueur d’onde) | Petite à moyenne (longueur d’onde plus courte) |
Table 1: Comparaison entre un radar primaire de surveillance et un radar météorologique
Fréquences
Les radars primaires de surveillance (RPS) opèrent en bande L et S. La bande L est la plus utilisée car ses longueurs d’onde sont les plus adaptées à la détection des aéronefs. Les radars météorologiques utilisent les bandes X, C et S qui lui permettent d’avoir un retour proportionnel à l’intensité de la précipitation selon la diffusion de Rayleigh. Cependant, un RPS de bande L peut avoir un module de traitement des échos météorologiques et certains radars météorologiques de recherche utilisent les bandes K pour la détection des gouttelettes de nuage et de brouillard.
Doppler
Même si l’utilisation de l’effet Doppler-Fizeau pour trouver la vitesse de déplacement des hydrométéores ne s’est répandue que depuis les années 1990, la plupart des réseaux nationaux de radar météorologiques incorporent maintenant le traitement Doppler. Les radars conventionnels qui n’ont pas encore cette caractéristique sont graduellement modernisés ou remplacés.
Antenne de sondage
Le RPS utilise une antenne cosécante² qui fait un balayage en azimut uniquement. Un radar de recherche de hauteur est souvent associé à un RPS pour fin de comparaison. Le faisceau d’un RPS est mince latéralement mais couvre toute la verticale, ce qui est nécessaire pour obtenir un balayage complet de l’horizon à chaque sondage.
Les radars météorologiques sondent en azimut et en élévation à l’aide d’une antenne produisant un « faisceau-crayon ». Le nombre d’élévations (ou angles de site) est variable, selon la stratégie de sondage, grâce à des engrenages plus sophistiqués.
Le volume sondé par un RPS sur un angle d’azimut donne une moyenne des échos dans tout le faisceau. Le radar météorologique subdivise lui ce volume sur un certain nombre d’élévations. C’est pourquoi les données du module météo d’un RPS sont considérées de mauvaise qualité comparées à celle d’un radar météorologique.
Le PRS est conçu pour suivre des cibles se déplaçant rapidement et qui peuvent changer d’altitude à volonté, c’est pourquoi il doit effectuer son sondage rapidement. La vitesse de sondage est moins critique pour un radar météorologique car les précipitations se déplacent de façon plus prévisible, mais la précision des données est très importante pour déterminer leur structure.
Traitement des données
Le traitement des échos par un RPS est fourni par un ensemble de fonctions et de filtres. Il peut être défini comme « complexe ». Le traitement pour un radar météorologique cherche également à éliminer les artefacts non météorologiques. Cependant, il est beaucoup plus complexe car il se fait sur un volume de données en 3 dimensions au lieu de seulement un traitement en azimut comme celui du RPS.
Polarisation
Les polarisations linéaires et circulaires du faisceau radar sont utilisées pour éliminer les échos de précipitations d’un RPS de bande L. La double polarisation est elle utilisée par les radars météorologiques qui peuvent fait une comparaison des retours de polarisation verticale et horizontale sur chacun de leurs angles de sondage.
Puissance de pointe
La puissance utilisée par les deux types de radars varie selon la source micro-onde et les caractéristiques techniques requises par la fréquence d’utilisation. Cependant, la puissance de pointe est généralement entre 200 kW et 1 50 MW.
Traitement Doppler
Les deux types utilisent les techniques standards de I & Q.
Taux de rafraîchissement de l’image
Le RPS met à jour son image filtrée par le traitement de visualisation des cibles mobiles à chaque balayage, soit entre 6 et 12 secondes. Ce taux de rafraîchissement est dû aux exigences opérationnelles. Pour le radar météorologique, la mise à jour peut prendre plusieurs minutes puisqu’il fait un sondage sur plusieurs angles.
Filtre des échos parasites
Les deux radars utilisent des filtres pour éliminer les échos parasites. Le nombre et le type de filtres dépend de la sophistication du système mais le plus souvent ils sont basés sur les données de vitesses radiales Doppler. La seule différence est dans ce qui est considéré comme des échos parasites: la météo est parasite pour le RPS et les avions le sont pour le radar météorologique.
Dimensions de l’antenne
Le diamètre d’une antenne dépend de la longueur d’onde utilisée et de la largeur du faisceau requis. En général, cela veut dire que plus grande est la longueur d’onde plus l’antenne doit avoir un diamètre important. Donc, les radars utilisant la bande L auront des antennes plus grande que ceux pour la les bandes S, C ou X. Par exemple, dans le nez d’un avion on utilise un radar de bande X dont la petite antenne peut quand même avoir un faisceau très mince.