Vue d'ensemble des radars - Équipement de laboratoire scientifique

Radar à bruit didactique

Le radar à bruit pour usage didactique utilise des modules standards pour un tel appareil fonctionnant en bande K. Sa fréquence moyenne est de 24 GHz et sa largeur de bande de 8 GHz. Sa puissance n’étant que de 5 dBm, ce radar à bande ultra-large ne nécessite pas de permis spécial d’utilisation de dans la plupart des pays. En effet, aucun instrument de mesure placé aux environs ne peut détecter un groupe d’impulsions qu’il émet, chacune ayant une longueur de quelques picosecondes.

Ce radar peut être relié à plusieurs stations de travail. L’une d’elles est utilisée par l’instructeur et elle possède certaines fonctions exclusives de contrôle (ex. antenne) et d’affichage (ex. affichage sur un rétroprojecteur de l’affichage). Les autres stations sont utilisées par les étudiants qui peuvent modifier « leurs » canaux de réceptions individuellement ou en paires. Les données du radar sont envoyées à ces stations par un réseau sans fil local (Wifi LAN).

Le radar didactique a une portée utile jusqu’à 9 mètres avec une résolution de quelques centimètres qui est limitée par le nombre de cellules-mémoires informatiques, généralement 256, ce qui donne environ 7 cm avec une largeur de bande de 8 GHz mais la résolution finale à l’affichage dépend de la résolution de l’écran utilisé. Comme les objets les plus réflectifs occupent plusieurs cellules, à cause de leurs dimensions, en réduisant la largeur de bande il est possible d’améliorer la portée maximale mais cela se fait aux dépends de la résolution. La portée maximale est également proportionnelle à la puissance émise qui est elle-même réglée par l’électronique utilisée.

L’antenne parabolique permet un faisceau d’environ un degré d’ouverture. Le radar peut donc montrer la position des murs, des fenêtres, des meubles et des personnes présentes dans la classe à l’écran. Même des objets tels des outils peuvent être résolus. La valeur de un degré doit cependant être interprétée avec précaution car en principe tous les signaux des échos doivent revenir parallèlement les uns aux autres pour être reflétés vers le point focal de la parabole. Cela implique que le faisceau retourné ne doit pas dépasser la largeur du réflecteur et doit être considéré comme revenant de l’infini, ce qui est vrai pour un radar classique.

Figure 2 : Affichage PPI du radar où les murs de classe sont clairement visibles.

Figure 2 : Affichage PPI du radar où les murs de classe sont clairement visibles.

Or même dans les faibles dimensions d’une classe, le faisceau atteint jusqu’à une largeur de 70 cm loin du radar, soit environ celle du réflecteur. Cependant, les rayons retournant à l’antenne ne proviennent pas de l’infini et ne sont donc pas parallèles et pas nécessairement captés par le réflecteurs et tous focalisés vers le récepteur, qui se trouve au point focal. L’intensité d’échos identiques peut donc varier avec la distance. Il existe ainsi une distance optimale, par ex. 5 mètres, qui donne une résolution angulaire maximale.

Le mouvement de l’antenne peut être celui d’un radar de surveillance grâce à une rotation azimutale de 360°, ou bien être limité à un secteur angulaire balayé aller-retour (comme un radar de recherche). Le logiciel permet d’afficher sur plusieurs types d’écrans A, PPI et B. Dans le cas de l’affichage B, il est possible d’avoir un axe classique horizontal représentant l’azimut de détection ou un axe temporel (une représentation temporelle étant souvent utilisée dans les radars à pénétration de sol).

Des filtres peuvent être ajoutés pour optimiser l’apparence des échos. Un choix de fonctions de gain et de seuils de bruit permet à l’étudiant d’expérimenter pour trouver le meilleur rapport signal sur bruit sur son écran. Ils peuvent ainsi se familiariser avec la notion de probabilité de détection en observant les effets de la variation des filtres et seuils.

Ce radar est assemble et distribué par Köster Systemtechnik dont une version, le Skyradar PRO, donc les logiciels sont en langages HTML et JavaScript.