Etude théorique de radars géologiques - Epublications - Université ...

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● les sauts de fréquence.
1.3.a Modulation d'amplitude AMCW
PARTIE II : RADAR GPR ­ ETUDE D'ANTENNES
Le radar émet une impulsion dont la forme se rapproche généralement d'une impulsion de
Ricker (ondelette de Rayleigh), d'une sino­gaussienne, de la dérivée d'une gaussienne ou de deux
gaussiennes opposées et décalées dans le temps. Pour les applications géophysiques classiques, la
durée de l'impulsion varie entre 0.5ns et 10ns mais des applications plus "exotiques" peuvent
utiliser une impulsion qui dure jusqu'à 1µs. Par abus de langage, on cite la fréquence correspondant
au maximum de puissance en omettant de préciser la largeur sprectrale de l'impulsion. Ainsi,
lorsqu'on parle de fonctionnement à 1Ghz, on sous entend l'utilisation d'un pulse d'une durée
d'environ 1ns, ce qui n'empêche pas le spectre de s'étendre bien en­dessous et bien au­delà de
1GHz.
La modulation d'amplitude fonctionne directement dans le domaine temporel ce qui
minimise l'encombrement et le coût de cette technique. La rapidité de ces systèmes en font
d'excellents outils pour les applications embarquées. Cependant, la difficulté de maîtriser la forme
du signal réduit la résolution. En effet, deux façons de générer une impulsion existent. La première
méthode module directement une porteuse par une porte ; la forme du signal est alors bien contrôlée
mais sa puissance est limitée. Pour augmenter la puissance émise, il est préférable d'utiliser une
méthode basée sur la décharge de capacités. Il ne s'agit donc plus d'une modulation d'amplitude à
proprement parlé mais dans les deux cas le but est de générer une impulsion pour travailler dans le
domaine temporel. Il est donc naturel de désigner les deux modes d'émission sous le nom de
modulation d'amplitude.
Un autre problème qui limite la résolution est l'acquisition de l'impulsion : celle­ci doit être
réalisée à l'aide de capteurs ultra­rapides tels les convertisseurs "flash". Leur faible dynamique
(particulièrement sur 8bits) peut nécessiter l'utilisation d'amplificateurs très complexes à gain
variable dans le temps afin de mesurer correctement les échos lointains de faible amplitude.
Par ailleurs, pour que l'impulsion ne soit pas déformée par les antennes, elles sont
nécessairement large bande avec un centre de phase constant selon la fréquence.
1.3.b Modulation de fréquence FMCW
La fréquence d'émission est vobulée linéairement sur une large bande de fréquence Δf en un
temps T ("chirp"). Si le radar reçoit le signal rétrodiffusé en même temps qu'il émet, le spectre du
produit entre ces deux signaux présente des raies dont la fréquence est proportionnelle à la distance
radar­cible et inversement proportionnelle au temps de balayage... La résolution est inversement
proportionnelle à la largeur spectrale. Les avantages de cette méthode également appelée
compression d'impulsion sont nombreux :