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

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1.3.c Radars à saut de fréquence
PARTIE II : RADAR GPR ­ ETUDE D'ANTENNES
La synthèse d'impulsion est une variante de la compression d'impulsion décrite
précédemment. Elle s'appuie aussi sur le balayage d'une large bande de fréquence. Une mesure du
signal complexe (amplitude et phase) reçu est réalisée pour chaque fréquence. Une transformée de
Fourier inverse permet alors de retrouver la réponse impulsionnelle.
Comme pour les radars FMCW, la puissance crête émise est réduite et la réception est
réalisée en bande étroite, ce qui réduit le bruit et la vitesse d'échantillonnage. Le principal avantage
du saut de fréquence est de pouvoir pondérer les mesures complexes pour chaque fréquence de
manière à corriger des effets gênants comme l'atténuation du sol, la réponse des antennes, le
couplage... Ainsi, les antennes utilisées doivent être large bande mais la position du centre de phase
peut varier avec la fréquence.
1.4­ Quelques antennes
Que le mode de fonctionnement soit impulsionnel ou harmonique, le radar requiert toujours
l'utilisation d'une antenne large bande. On entend par là qu'elle conserve les mêmes propriétés
d'impédance, de directivité et de polarisation sur une large bande de fréquence. En pratique, un
compromis est toujours à faire sur l'ensemble de ces paramètres.
Rappelons qu'en général, une antenne fonctionne sur une fréquence fondamentale et un
certain nombre d'harmoniques. Chaque harmonique peut être caractérisé par un filtre résonnant
série ou parallèle. L'antenne ne peut fonctionner qu'autour des résonances séries puisque ce sont les
seules fréquences pour lesquelles l'impédance de l'antenne présente à la fois une partie réelle faible
et une partie imaginaire presque nulle et stable (à la résonance série, une faible variation de la
fréquence entraîne une faible variation de la partie imaginaire). Une antenne large bande peut être
développées à partir des trois idées directrices suivantes :
● Les propriétés d'une antenne (impédance, gain, diagramme de rayonnement) sont
déterminées par sa forme et ses dimensions. Si l'antenne est constituée de sorte que les
éléments de sa structure puissent se déduire les uns des autres par des homothéties suivies
ou non de rotations, le fonctionnement du système devient indépendant de la fréquence
puisque la structure est uniquement définie par ses angles et non sa dimension (exemple
figure 51). Il en résulte que l'antenne idéale devrait avoir une taille infinie, ce qui n'a
naturellement aucun sens. Par conséquence, la taille de l'antenne fixe la fréquence basse de
fonctionnement alors que la qualité de réalisation à petite échelle fixe la fréquence
maximale.
● La deuxième méthode cherche à éliminer toutes les résonances de l'antenne en instaurant
une onde progressive.