Brevet FR2727573A1 — publié le 19960531

L'invention concerne un étalon artificiel passif pour radar à très haute résolution. Les étalons radar sont constitués de réflecteurs métalliques, recouverts ou non de diélectriques. Ces dispositifs sont placés face au radar soit sur un terrain d'expérimentation spécifique (base de mesures extérieures, chambres anéchoïques), soit en vraie grandeur à l'intérieur de la scène observée par le radar: éclairés par une onde électromagnétique issue du radar. ces réflecteurs renvoient une S E R (Surface Equivalente Radar) étalon bien connue. Les étalons passifs sont souvent des dièdres, des trièdres ou des sphères métalliques, et pour les plus sophistiqués d'entre eux des réflecteurs à calotte sphérique partiellement métallique et partiellement diélectrique (réflecteurs de Luneberg"). Ce dernier type de réflecteur (Luneberg) a l'avantage de présenter une S E R constante sur une grande plage angulaire; il a l'inconvénient de faire appel à des diélectriques chers et à une technologie de fabrication coûteuse. A défaut d'utiliser un tel étalon, on peut utiliser la rétrodiffusion naturelle. par exemple sur le feuillage d'une forêt qui fournit une réponse constante en fonction de l'incidence et peut éventuellement constituer un étalon naturel. Cependant. révolution de la densité du feuillage au cours des saisons entraîne des variations de S E R qui rendent l'utilisation de ce type d'étalon délicate. La présente invention a pour but de fournir un étalon artificiel présentant une S E R constante sur une grande plage angulaire et de fabrication peu coûteuse. Cet étalon est constitué par une multiplicité de surfaces conductrices convexes. non jointives. réparties aléatoirement sur une surface servant de support. Dans des réalisations particulièrement préférées, l'étalon de l'invention présente encore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes . ladite surface de support est une surface plane; . ladite surface de support est une surface convexe à grand rayon de courbure . ladite surface de support est une surface conductrice; lesdites surfaces convexes sont identiques . lesdites surfaces convexes sont sphériques; . lesdites surfaces convexes sont des calottes sphériques; . les calottes sphériques sont identiques, ladite surface de support est une surface plane et les calottes sphériques sont séparées par un intervalle au moins égal à trois longueurs d'onde; . les calottes sont espacées de huit à dix longueurs d'onde; . les sphères génératrices des calottes ont un rayon égal ou voisin de trois longueurs d'onde;; - la longueur de la corde qui sous-tend la calotte est de l'ordre de cinq à sept longueurs d'onde; . la répartition des surfaces conductrices convexes obéit à une loi statistique uniforme dans les deux dimensions. Dans la pratique. on utilise de préférence une calotte sphérique comme réflecteur élémentaire, la sphère présentant l'avantage d'une SER indépendante de l'angle de l'onde incidente. Sa SER a, vaut en effet, si KoR > > 1 (le nombre d'ondes", Ko, est tel que Ko= 2n où k0 est la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique incident et R est le rayon de la sphère) a- z R2 Si la valeur de ko R est suffisamment grande. elle satisfait alors aux conditions d'utilisation des lois de l'optique géométrique. Pour ko R = 20, par exemple et pour une longueur d'onde de 30 mm, correspondant à une fréquence de l'onde incidente de 10 GHz, le rayon de la sphère génératrice de la calotte est d'environ 100 mm. Afin de limiter les interactions entre deux réflecteurs élémentaires voisins. comme. par exemple, des réflexions multiples qui modifleraient la valeur de la SER globale de l'étalon, il convient de respecter un écartement entre deux calottes adjacentes au moins égal au rayon du cercle de base de la calotte sur la plaque support pour obtenir une intéraction inférieure à 10 dB. A la frequence de 10 GHz. sur un support ayant une surface de 1 m2. on peut disposer pseudoaléatoirement 10 à 13 calottes. Si N est le nombre total de ces calottes. alors le champ total moyen étant proportionnel à VN fois le champ élémentaire, la valeur de réflectivité surfacique 0o sera: aO- 5 dB m2 / m2. On décrira ci-après un exemple de réalisation d'un étalon à calottes sphériques conforme à la présente invention en référence aux figures du dessin joint sur lequel: - la figure 1 est une vue en plan de l'étalon centré sur un repère orthonormé XOY, - la figure 2 est une vue de côté du support des calottes sphériques de l'étalon; et - la figure 3 est une vue en coupe de l'une des calottes sphériques de l'étalon. L'étalon représenté sur les figures est constitué par un support plan métallique P, par exemple un grillage en acier inoxydable, sur lequel sont fixées treize calottes sphériques métalliques (1-13) réparties aléatoirement sur le support. Le support a, dans cet exemple, la forme d'un disque de diamètre, b égal à 1 414 mm et d'épaisseur E égale à 8 mm. Les dimensions des calottes sont les suivantes (fig. 3) . Rayon (R) de la sphère génératrice intérieure: 98 mm . Epaisseur (e) de la calotte : 2 mm . Diamètre (D) du cercle de base de la calotte sur la plaque support: 160 mm. . Angle (a) au centre de la calotte: 106 Les coordonnées, de répartition aléatoire, des centres des calottes sur le support (fig. 1), qui respectent les distances de non interaction entre calottes voisines. sont les suivantes Calotte X Y sphérique en mm en mm n 1 0 0 2 -52 -268 3 244 - 88 4 196 176 5 -264 40 6 -408 - 176 7 - 288 - 417 8 180 -408 9 420 - 288 10 420 308 11 60 408 12 - 200 416 13 - 410 268 L'invention n'est pas limitée à cet exemple. En particulier, elle n'est pas limitée à l'utilisation de calottes sphériques. REVENDICATIONS 1. Etalon artificiel passif pour radar à très haute résolution. constitué par une multiplicité de surfaces conductrices convexes (1 - 13). non jointives, réparties aléatoirement sur une surface (P) servant de support. 2. Etalon selon la revendication 1. dans lequel ladite surface de support (P) est une surface plane. 3. Etalon selon la revendication 1. dans lequel ladite surface de support (P) est une surface convexe à grand rayon de courbure. 4. Etalon selon l'une des revendications 1 à 3. dans lequel ladite surface de support (P) est une surface conductrice. 5. Etalon selon l'une des revendications précédentes. dans lequel lesdites surfaces convexes (1 - 13) sont identiques. 6. Etalon selon l'une des revendications précédentes. dans lequel lesdites surfaces convexes (1-13) sont sphériques. 7. Etalon selon la revendication 6, dans lequel lesdites surfaces convexes (1-13) sont des calottes sphériques. 8. Etalon selon la revendication précédente. dans lequel les calottes sphériques (1-13) sont identiques, ladite surface de support (P) est une surface plane et les calottes sphériques sont séparées par un intervalle au moins égal à trois longueurs d'onde. 9. Etalon selon la revendication 8, dans lequel les calottes (1-13) sont espacées de huit à dix longueurs d'onde. 10. Etalon selon la revendication 8 ou 9, dans lequel les sphères génératrices des calottes (1-13) ont un rayon égal ou voisin de trois longueurs d'onde. 11. Etalon selon l'une des revendications 8 à 10. dans lequel la longueur de la corde qui sous-tend une calotte est de l'ordre de cinq à sept longueurs d'onde. 12. Etalon selon l'une des revendications précédentes. dans lequel la répartion des surfaces conductrices convexes (1-13) obéit à une loi statistique uniforme dans les deux dimensions.