Radar analogique vs numérique : traitement signal, capacités et évolution
La différence fondamentale réside dans le **domaine du signal** : le radar analogique traite les formes d'onde RF continues en matériel analogique ; le radar numérique numérise le signal reçu immédiatement et effectue tout le traitement en DSP/FPGA/Logiciel.
Radar analogique (Hérité / « Conventionnel »)
Chaîne de signal
Antenne → LNA → Mélangeur (OL) → Amplificateur FI → Banc filtres analogiques → Détecteur enveloppe / Détecteur phase → CRT / Driver affichage analogique
- Traitement : Filtres matériel (cavité, SAW, LC), corrélateurs analogiques, CFAR (Constant False Alarm Rate) via comparateurs tension.
- Affichage : PPI (Plan Position Indicator) sur tube cathodique — « écho » peint par faisceau d'électrons synchronisé rotation antenne. Pas de stockage numérique.
- Limites :
- Formes d'onde fixes (impulsion simple, peut-être chirp FM).
- Pas de compression d'impulsion (résolution portée = largeur impulsion).
- Rejet clutter : MTI (Moving Target Indicator) simple via ligne à retard acoustique (cancelleur ligne à retard analogique ou COHO). Vitesses aveugles inévitables.
- Pas de traitement Doppler au-delà MTI.
- Dérive calibration (temp, vieillissement). Alignement manuel requis.
- Exemples : AN/MPS-14 (télémètre hauteur), ASR-8 (surveillance aéroport), radars marins (pré-1990s), météo WSR-57 précoce.
Radar numérique (Standard moderne)
Chaîne de signal
Antenne → LNA → Mélangeur → CAN (Échantillonnage direct RF ou échantillonnage FI) → FPGA/ASIC/DSP → Formage faisceau numérique / Compression impulsion / FFT Doppler / CFAR / Pursuite / Classification → Affichage numérique / Sortie réseau
- Activateur clé : CAN haute vitesse (12-16 bits, 100 MHz – 10 GS/s) + débit DSP massif.
- Capacités débloquées :
- Compression d'impulsion : Impulsions longues codées (Barker, Frank, Polyphase, LFM) → Haute énergie + Haute résolution portée (ΔR = c/2B).
- Formage faisceau numérique (DBF) : Canaux réception multiples → faisceaux multiples simultanés, annulation adaptative (suppression brouillage), super-résolution (MUSIC, ESPRIT).
- Traitement Doppler/FFT : Intégration cohérente sur 100s d'impulsions → micro-Doppler classification (pales hélico, propulseurs drone, démarche humaine).
- CFAR adaptatif : Moyennage cellules, OS-CFAR, CAGO-CFAR — statistiques par cellule portée.
- Imagerie SAR / ISAR : Traitement historique phase → images sol/cibles résolution mètre/sous-mètre.
- Radar cognitif / Logiciel-défini : Agilité forme d'onde (change PRF, bande passante, codage par impulsion) selon scène.
- Fusion données / Réseau : Sortie numérique native (ASTERIX, UDP) → réseaux capteurs, fusion pistes.
- Affichage : Balayage raster LCD/LED, PPI synthétique, B-scope, secteur scan, tableaux pistes, superposition SIG.
Matrice comparative
| Paramètre | Radar Analogique | Radar Numérique |
|---|---|---|
| Résolution portée | Limitée largeur impulsion (ex. 1 μs = 150 m) | c/2B (ex. 10 MHz BL = 15 m ; 500 MHz = 0,3 m) |
| Résolution vitesse | Vitesses aveugles (MTI) | λ/2Tcoh (arbitrairement fine) |
| Rejet clutter | Cancelleur 2-3 impulsions (limité) | STAP, KA-CFAR, Knowledge-aided (gain 40+ dB) |
| Identification cible | Aucune (écho seulement) | HRRP, JEM, Micro-Doppler, ATR |
| ECCM / Anti-brouillage | Minimal (saut fréquence manuel) | Annulation adaptative, diversité forme d'onde, LPI |
| Fiabilité (MTBF) | Élevée (matériel simple) | Élevée (état solide, BIST, dégradation gracieuse) |
| Coût (Système) | Moins élevé (hérité) | Plus élevé (CAN, FPGA, dév logiciel) |
| Taille/Poids/Puissance | Grand, lourd, forte puissance (tube TX) | Compact, TX GaN/SiC, cycle service réduit |
Chronologie transition
- Années 1970 : Premier MTI numérique (prototype AN/FPS-117).
- Années 1980 : Processeurs signal numériques en ATC (ARSR-4, ASR-9).
- Années 1990 : Compression impulsion standard (météo NEXRAD WSR-88D).
- Années 2000 : AESA (Active Electronically Scanned Array) — pleinement numérique par élément (APG-77, SPY-1, RBE2).
- Années 2010+ : Radar cognitif, MIMO radar, IA/ML en edge, échantillonnage direct RF (pas mélangeur).
État actuel
Tous les nouveaux radars militaires, aéronautiques, météo et automobiles sont numériques. Le radar analogique n'existe plus que en maintien hérité, marine/navigation bas coût, et laboratoires enseignement. Le terme « radar analogique » est effectivement historique.