Radar trans-horizon - Définition

Introduction

Un radar trans-horizon, ou Over-the-horizon radar (OTH) est un équipement radar qui permet le repérage d'une cible à très longue distance, de l'ordre de quelques milliers de kilomètres.

Principe de fonctionnement

Les ondes radio — qui sont une forme de rayonnement électromagnétique — se propagent le plus souvent en ligne droite. Cette caractéristique limite leur portée, et donc leur efficacité, à l'horizon dû à la courbure de la Terre. Ceci représenterait environ 13 km dans le cas d'un radar situé à 10 m du sol en tenant compte des effets de réfraction atmosphérique. En revanche, si la cible se trouve elle-même à 10 m au-dessus du sol, la portée sera augmentée d'autant et elle sera détectée à 26 km par le même radar. De façon générale, il est quasiment impossible d'envisager des radars de portée supérieure à quelques centaines de kilomètres. Les radars trans-horizon mettront en œuvre diverses techniques pour « voir » au-delà de l'horizon et auront ainsi un rôle primordial dans les systèmes de veille lointaine.

La méthode la plus courante utilisée avec un radar trans-horizon consiste à se servir de la réflexion atmosphérique. Seules quelques bandes de fréquence ont la propriété de se réfléchir régulièrement sur les couches ionisées de l'atmosphère : les ondes courtes, ou HF (haute fréquence), situées dans la plage de fréquences de 3 à 30 MHz. Le signal radio, dans cette plage de fréquence, est renvoyé vers le sol par les couches de l'atmosphère lorsque les conditions atmosphériques favorables sont réunies. La fréquence que l'on doit choisir dépend donc des conditions atmosphériques et les systèmes utilisant ce type de propagation doivent suivre en temps réel l'évolution du signal sur les différentes fréquences pour toujours adopter celle qui fonctionne le mieux.

Après réflexion sur l'atmosphère, une petite partie du signal est renvoyée sur le sol qui, lui-même, va en réfléchir une petite partie vers le ciel, etc. Lorsque ce signal aura touché la cible, il sera renvoyé selon un chemin équivalent vers le récepteur radar situé à proximité de l'émetteur. On comprend bien que dans ces conditions, le signal « retour » est extrêmement faible et qu'il n'était pas envisageable d'exploiter réellement un radar trans-horizon avant les années 1960 qui ont vu apparaître les premiers amplificateurs à très faible bruit.

Étant donné que le sol et la mer réfléchissent aussi les signaux radio, il va falloir envisager des systèmes pour séparer la cible du bruit de fond. Le plus simple est d'utiliser l'effet Doppler qui va se servir du décalage en fréquence créé par les objets en mouvement pour en mesurer la vitesse. En supprimant par filtrage le signal reçu en retour lorsqu'il est très proche de la fréquence d'émission, seuls les objets en mouvement, dont la fréquence se sera déplacée, resteront visibles. Ce principe élémentaire est utilisé dans la plupart des radars modernes, mais il devient beaucoup plus complexe dans le cas des radars trans-horizon en raison des artefacts introduits par le mouvement de la ionosphère elle-même.

La résolution d'un radar dépend à la fois de la largeur de son faisceau et de la distance de la cible. Par exemple, un radar qui aurait un faisceau dont la largeur ferait ½ degré d'angle d'ouverture et dont la cible serait à 120 km donnerait l'image d'une cible de 1 km de large. En raison des très longues portées d'utilisation des radars trans-horizon, la résolution se compte en dizaines de kilomètres. Ceci fait qu'il est impossible d'utiliser de tels radars pour diriger une attaque contre une cible, mais, qu'en revanche, ils sont tout à fait adaptés comme système de veille lointaine. Pour obtenir un faisceau de ½ degré d'angle en HF, il faut envisager un réseau d'antennes de plusieurs kilomètres de long.