Un radar à onde électromagnétique émet un faisceau à l'aide
d'une antenne tournante, ce qui permet de connaître l'azimut d'une cible.
L'antenne
d'un sonar est généralement fixée sous la quille d'un bateau et il n'est pas
envisageable de la faire tourner mécaniquement.
On a donc recours à des antennes
circulaires ou à des antennes planes à directivité contrôlée.
Antennes
circulaires
Une
antenne circulaire permet, de par sa morphologie, d’orienter le faisceau en
choisissant de façon appropriée les transducteurs répartis sur sa périphérie. Ces
antennes sont constituées d’un nombre important de transducteurs élémentaires et
sont, de ce fait, assez lourdes.
Lorsque
l'antenne est plane il faut recourir à la technique de formation de voies pour
pointer le faisceau émission suivant un angle donné.
Antenne plane
La
théorie des antennes acoustiques planes constituées de N éléments (sous-antennes) sort
du cadre de cet ouvrage. Il faut admettre que lorsque l'antenne plane (constituée de transducteurs écartés d'une distance d = l/2) est de
longueur L très supérieure à la longueur d'onde l du signal
émis, le diagramme de directivité a la forme d'un disque semi-circulaire dont l'axe est
perpendiculaire à l'axe de l'antenne.
L'index de directivité I d'une
antenne plane est proportionnel à la longueur de l'antenne L,
et inversement proportionnel à la
longueur d'onde l.
I = 2.L / l
De
façon générale, plus l'antenne est grande devant la longueur d'onde, plus elle devient
sélective, à la fois spatialement et spectralement. (Fig. 6.4.a)
Fig. 6.4.a Directivité du
faisceau d'une antenne plane en fonction de sa longueur
L'obtention
d'un faisceau étroit nécessite donc de disposer d'une antenne dont la longueur
(longitudinalement à l'axe du navire) est d'autant plus grande que la fréquence est
faible.
L'ouverture à –3dB est
donnée par:
a » 65.l/L
L
la longueur de l'antenne en m
l la longueur d'onde en m
Pour des transducteurs ayant une
fréquence de résonance de 12kHz
Un angle a = 1°
correspond à une antenne plane de longueur L = 8m
Si
l'on applique à chaque transducteur constituant l’antenne plane une impulsion au
même moment, l'axe du faisceau est perpendiculaire à l'antenne. Si la stimulation de
chaque transducteur est judicieusement décalée dans le temps, la direction du faisceau
se trouve elle-même déviée d'un angle q:
l'antenne
est dépointée.
Fig. VI.2 Dépointage d'une antenne plane
Ce
dépointage électronique, (utilisé également en échographie pour focaliser le faisceau des sondes
ultrasonores) permet de balayer l’espace à explorer sans mouvements mécaniques de
l’antenne et revient à créer une antenne virtuelle perpendiculaire à la direction q.
Elle
induit néanmoins un élargissement du lobe principal de l’antenne et modifie son
diagramme de directivité. (Fig. VI.2)
L'intersection
avec le fond, qui est rectiligne à la verticale de l'antenne, devient elliptique lorsque
l'antenne est dépointée.
Fig. VI.3 Fauchée transversale
Le balayage d’un faisceau
d’ouverture a = 1° sous
trois angles q différents
d’incrément 1° , crée une fauchée
d’ouverture longitudinale qL
=3°.
La déformation elliptique du
diagramme de directivité de l'antenne dépointée,
entraîne une déformation de la
fauchée.
Une approximation de cette
fauchée peut être obtenue par deux trapèzes.
(Fig. VI.3)
La demi-ouverture transversale qM
= 75° et la profondeur du fond P = 1000m
Les dimensions de la fauchée
sont:
dm
= 2.P.tg(qL/2) = 52m
(largeur
minimale longitudinale)
dM
= dm / cosqM = 202m
F = 2.P.tgqM = 7464m
La surface approximative
explorée:
S
= F.(dm + dM)/2 =
0,95km2
