Nouvelle technologie radar maritime améliore la sécurité de la navigation

Dans les vastes étendues de l'océan, les marins sont confrontés à d'innombrables défis : brouillard dense, tempêtes déchaînées, récifs cachés. La clé pour faire face à ces dangers réside dans la technologie, en particulier dans les yeux vigilants des systèmes radar marins. Au cœur de ces systèmes se trouve l’antenne radar, dont les performances déterminent directement la portée, la précision et la fiabilité de détection.

Les antennes radar marines modernes utilisent généralement un faisceau en forme d'éventail, étroit en largeur horizontale mais large verticalement, pour balayer efficacement les cibles de surface. Cette conception garantit une couverture complète tout en conservant la précision. La directivité de l'antenne offre un gain de puissance significatif dans des directions spécifiques, un facteur critique dans les équations radar qui a un impact direct sur la portée de détection.

La largeur du faisceau constitue un paramètre fondamental, définissant la plage de rayonnement ou de réception effective de l'antenne. Un faisceau plus étroit donne une résolution azimutale supérieure, permettant une distinction plus claire entre les cibles adjacentes.

Les conceptions d'antennes avancées optimisent soigneusement à la fois la largeur du faisceau horizontal (HBW) et la largeur du faisceau vertical (VBW). Le HBW affecte principalement la résolution en azimut, les antennes de pointe produisant des faisceaux extrêmement étroits pour une différenciation précise des cibles, même dans les eaux très fréquentées.

Les considérations VBW tiennent compte du mouvement des navires dans une mer agitée et de la nécessité de supprimer les interférences liées aux échos de mer. Généralement plus larges que le HBW, les faisceaux verticaux assurent une couverture continue de la cible pendant le tangage et le roulis du navire tout en conservant des caractéristiques de gain optimales.

L'énergie du faisceau radar suit une distribution non uniforme, concentrée dans le lobe principal avec une puissance maximale le long de son axe. La norme industrielle définit la largeur du faisceau en utilisant des points de demi-puissance (points de -3 dB) où la puissance de rayonnement tombe à la moitié de la valeur maximale.

Les antennes radar marines modernes comportent généralement :

• Largeur du faisceau vertical : 22-25 degrés
• Largeur du faisceau horizontal : 0,8-1,5 degrés

Alors que la majeure partie de l’énergie se concentre dans le lobe principal, les lobes secondaires existent à des niveaux de puissance nettement inférieurs. Bien que généralement négligeables pour les cibles éloignées, les lobes latéraux peuvent provoquer des échos secondaires à courte distance. Les conceptions d’antennes à guide d’ondes à fente suppriment efficacement ces émissions indésirables.

Ce type d'antenne répandu crée plusieurs fentes verticales le long d'un guide d'ondes qui interrompent les courants alternatifs, transformant chaque fente en un radiateur électromagnétique. Lorsqu'elles sont correctement espacées, ces fentes produisent une distribution de phase uniforme à travers l'ouverture.

Les principales caractéristiques de performance varient selon la taille de l'antenne et la bande de fréquence :

Un placement correct de l'antenne est crucial pour des performances optimales. Les installations doivent minimiser les obstructions provenant des superstructures afin de réduire les secteurs d'ombre et les angles morts. Alors qu'une plus grande hauteur étend la portée de détection théorique en augmentant l'horizon radio, une élévation excessive peut créer un fouillis de mer problématique à courte distance.

La diffraction des ondes radio, affectée par la fréquence, la conductivité de surface et les conditions atmosphériques, influence également les performances. Les basses fréquences (par exemple, longueur d'onde de 10 cm) présentent une diffraction plus forte que les fréquences plus élevées (3 cm), permettant des plages de détection plus longues mais avec des caractéristiques de fouillis différentes.

Les mandats de l'Organisation maritime internationale (OMI) exigent que les antennes radar maintiennent une rotation minimale de 12 tr/min, même par vent de 100 nœuds. Cette vitesse de rotation, combinée à la fréquence de répétition des impulsions (PRF), détermine l'éclairage de la cible :

Impulsions théoriques par cible : S = PRF × (HBW/6N), où N est la vitesse de rotation (rpm). Les normes de l'OMI spécifient une épaisseur de marqueur de cap inférieure à 0,5° avec une erreur maximale de ±1°.

Les antennes radar marines modernes représentent le point culminant de l’ingénierie de précision et de la théorie électromagnétique, servant de gardiens indispensables pour une navigation sûre dans toutes les conditions de mer.