Radar bateaux (2/3) - Comment ça marche

 

Radar bateaux (2/3) - Comment ça marche

Radars de bords de routes, radars de reculs, radars météo, radars à fort contrastes, nous sommes entourés de ces appareils de détection. Mais au juste, qu’est ce qu’un radar et comment ça marche ?

Radar bateaux (2/3) - Comment ça marche

Le fonctionnement d’un radar moderne

Un système radar comporte un émetteur d’ondes, une ou plusieurs antennes, un récepteur et une interface. Les ondes émises sont réfléchies par les obstacles (les cibles) et l’interprétation de leurs caractéristiques au retour (l’écho) permet aux systèmes de déduire certaines caractéristiques des cibles. Les antennes des radars marins tournent, que ce soit au grand air ou sous un radôme. La largeur de l’antenne influence très fortement la définition. Les antennes tournantes “libres” sont les plus larges et puissantes, tandis que celles sous radôme sont protégées des bouts, voiles et autres aux dépens de leur largeur.

Etes-vous plutôt note ou mélodie ?

Deux types de radars sont utilisés dans le nautisme : Le radar à impulsion et le radar broadband ou radar doppler.

Pour les différencier, imaginez-vous en radar à impulsion et hurlez un grand “do” qui vous reviendra, l’instant d’après (l’écho), aux oreilles, en présence d’une cible. Tournez sur vous même et répétez l’opération. Vous êtes une antenne qui émet et reçoit un signal très puissant après l’autre.

Si vous étiez un radar Doppler, c’est un peu comme si, au lieu de hurler, vous chantiez une mélodie, plus ou moins fort, tout en tournant en permanence sur vous même. Vous n’émettez plus sur une seule fréquence -le do- mais sur une gamme -la mélodie-.
Imaginez aussi que, tout en chantant, vous soyez capable de percevoir les échos de chaque note de votre chant, une milliseconde après l’avoir émis. La quantité d'informations vous parvenant monte en flèche. Un cerveau surdimensionné serait nécessaire pour assembler les signaux, c’est le travail du processeur de calcul présent dans ces appareils.

La radar à impulsion ou radar à magnétron

Le magnétron du radar à impulsion émet des ondes radio sur une gamme de fréquences uniques qui sont diffusées par une antenne tournante. Celle-ci les diffuse sur de très courtes périodes, très répétées, à très forte puissance (jusqu’à 24 kW pour les appareils les plus puissants). Entre chaque intervalle, le radar reçoit, sur la même antenne, grâce à son duplexeur, les signaux de réception. Le magnétron, doit “chauffer” avant de commencer à émettre et, quand il fonctionne, il génère de la chaleur, dissipée par un radiateur. Notez que le magnétron connaît une autre utilisation très répandue, c’est le cœur des fours à micro-ondes.

C’est ainsi que les radars à impulsion affectent les systèmes de communication satellitaires ou les gyrocompas ou tout autre appareil électronique soumis au rayonnement de son antenne.
Leur consommation électrique est relativement élevée, fréquemment 4 ou 8 kW pour les modèles destinés au nautisme.
Plus puissant, le radar à impulsion offre une portée théorique plus importante que celle des Doppler. En théorie car cette dernière dépend de la hauteur d’installation et qui a besoin, en plaisance, d'une détection à 96 NM ou davantage ? Dans leurs versions les plus puissantes, ils restent utilisés pour leur portée dans les marines marchande et militaire, la grande plaisance ou la pêche professionnelle. Les installations, à bord de ces navires, comportent alors un second radar, à effet Doppler, dont les caractéristiques complètent celles du premier.

La très courte portée reste le talon d’Achille des radars à Magnétron. En-dessous d’1/2 NM, inutile de compter sur une image facilement interprétable. D’autant que l’image radar peut être favorablement filtrée afin d’en assurer son interprétation et que les filtres, analogiques, des radars à impulsion du nautisme offrent une finesse nettement moins bonne que ceux, électroniques des Doppler.

Dans les marchés du nautisme, le radar à impulsion, c’est la version “classique” du radar, qui constitue désormais une entrée de gamme. En effet, chez Furuno, si on choisit une version wifi DSR4W (sans afficheur, affichage sur tablette ou PC), il n’en coûtera que 1600 € TTC, 3100 € TTC pour une version “standalone” avec son afficheur tel le Furuno Model 1815.

Le radar broadband, radar Doppler ou radar multifréquence

Ces radars utilisent l’effet Doppler, qui fait varier la fréquence d’une onde électromagnétique émise lorsqu’elle est interceptée par une cible en mouvement. La mesure de cette différence permet de déduire la vitesse de la cible. La mesure du gisement de l’onde émise et réfléchie donnant le relèvement de cette dernière.
Les signaux radio des radars Doppler ne sont pas émis par un magnétron mais par des composants semi-conducteurs montés dans l’émetteur. Ils sont ainsi moins puissants (équivalents de radars magnétron de 6 kW).
N'oublions pas que le magnétron est une pièce d’usure, donnée pour environ 10.000 heures de durée de vie, et les temps où l'appareil est en veille en sont partie intégrante.

Les radars Doppler émettent quasiment en continu, sur une large gamme de fréquences. Ils émettent une quantité gigantesque de signaux qu’ils sont ensuite capables de traiter. La quantité de données conjuguée à la puissance de calcul permet des fonctionnalités intéressantes.

Ils ne souffrent d’aucun délai à la mise en marche et leur consommation est beaucoup plus faible que celle des radars à impulsion, en théorie. En théorie seulement, car les radars broadband émettent à basse puissance, ce qui limite effectivement leur consommation électrique. Mais en pratique, en utilisation, la très large bande de fréquences nécessite l’alimentation d’un processeur pour le traitement de ses signaux. Au final, un radar broadband consomme un peu moins d’énergie qu’un autre à impulsion.

La première génération de radar broadband 3G offrait une portée de 25 NM, la seconde, 4G, porte jusqu’à 48 ou 72 NM (attention à la hauteur de montage de l’antenne), une portée comparable aux radars à impulsions.

A très courte distance (0,25-1 NM), tandis que les radars pulsés sont quasiment aveugles, un Doppler est capable de détecter un coffre, une panne ou une bouée.
Enfin, à l’inverse d’un radar à magnétron, le radar broadband est incapable de déclencher une bouée à transpondeur radar comme les RACON.
(Nota : Ces bouées, ou Radar Beacon (Balises Radar) sont équipées d’un transpondeur, qui, lorsqu’elle reçoivent un écho radar, émettent à leur tour sur la même fréquence afin de confirmer au système émetteur la présence du danger qu’elles signalent.)

Les nouveaux radars Furuno DRS6 ANXT autorisent le repérage, par les pêcheurs, des bouées de casier -sans réflecteurs- à une distance supérieure à 6 NM.

Le Furuno Doppler DRS 6 ANXT 6954 € TTC sans afficheur

Le fort développement des radars Doppler va probablement conduire à éclipser leurs illustres prédécesseurs à magnétron tout en démocratisant leur diffusion.
Qui s’en plaindrait ?

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