L'AESA et ce que vous savez

[prof.566]

Doit être lié à PDF complete...

[bubzy]

moi c'est bon je l'ai. Quelqu'un le veut par mail éventuellement ?

[bubzy]

Bon... J'ai presque rien compris ! Mais.. J'aime beaucoup le petit bonhomme à la page 14, à se demander ce qu'il fou là.

[prof.566]

oui. merci.

[Kovy]

Notez que ce powerpoint date de 2007 et que les recherches sur les modules 3D en tuile semblent déjà bien engagées.

Modifié le 13 mai 2015 par Kovy

[TMor]

Bon... J'ai presque rien compris ! Mais.. J'aime beaucoup le petit bonhomme à la page 14, à se demander ce qu'il fou là.

c'est un korrigan ! Un genre de lutin. Truc de bretons.

[Picdelamirand-oil]

Je répond ici sur les modes entrelacés du Radar:

On va d'abord se mettre dans la situation la plus simple d'un avion monoplace. Alors l'intérêt de l'entrelacement complet est relatif : 

Le radar va revenir en mode air/air pendant que le pilote analyse une image du sol. Cette image aura été prise pendant une ou deux dizaines de secondes au préalable exclusivement en mode air/sol. Il est probable que le pilote n'aura pas déclenché sa cartographie à ce moment s'il est en pleine tactique air/air. En entrelaçant des balayages en l'air avec des balayages de cartographie, on perd non pas du temps de calcul mais du temps de balayage radar, donc de la qualité d'image non rattrapable par calcul. Plus l'image est prise de loin moins la résolution est dégradée mais plus il y a d'effet d'ombre.

Plus le Rafale est rapide et proche du terrain (donc manœuvrant), plus il faut consacrer de temps de balayage radar au mode suivi de terrain. Donc des balayages air/air obligent à s'exposer plus.

Maintenant si on tient compte des Rafale biplaces le pilote peut faire du radar air / air en temps réel pendant que le copilote peut faire son travail sur une cartographie radar mémorisée préalablement. 

Et pour éviter trop de perte de balayage on peut limiter les traitements entrelacés: par exemple, pendant le suivi de terrain, on peut chercher à mettre à jour seulement les pistes connues et ne pas chercher à en découvrir de nouvelles car un pointage de poursuite parmi des pointages de suivi de terrain poserait  moins de difficultés au radar qu'en cartographie où la cohérence Doppler entre pointages est plus sensible.

Tout est question de compromis mais il semble qu'un Rafale au ras du sol fera confiance à Spectra pour veiller en air / air en n'envisageant de pointage radar que pour accrocher des ennemis se découvrant à portée de Mica IR. 

[Picdelamirand-oil]

Le 5/9/2014à12:13, FATac a dit :

De ce que je sais, l'AESA permet d'affecter séparément chacun des modules ou groupes de modules.

Ainsi, il est possible d'augmenter le nombre de modules émettant dans une direction pour augmenter l'énergie envoyée vers une zone de l'espace et récupérer ainsi un signal plus faible (furtif) ou plus lointain (augmentation de portée).

Bien sûr, cette affectation de modules pour récupérer plus de signal se traduit par une diminution du nombre de modules pouvant faire autre chose, et notamment scanner le volume ... Cette baisse du nombre de modules se traduit alors soit par une réduction du champ de balayage si l'on décide de conserver les mêmes paramètres de puissance/portée, soit par une réduction de la portée de détection si l'on décide de conserver le même volume balayé.

C'est du moins comme ça que je vois les choses, vulgairement.

Je reprend la série de posts sur l'AESA en tentant de répondre à FATac qui a du attendre plus d'un an.

Comme je vais utiliser le terme "pointage" et que parfois on le confond avec "balayage" je définis ces deux termes.

• Un pointage correspond à une émission unique, couvrant un diagramme uniquement lié à la surface d'émission / réception de l'antenne.
• Un balayage correspond à une série de pointages successifs, couvrant un domaine lié au produit (diagramme unitaire par pointage)*(décalage des pointages)

On appelle entrelacement une segmentation temporelle du signal émis par l'antenne, et partitionnement une segmentation spatiale sur l'antenne de celui-ci. L’entrelacement permet de passer d’un type de pointage à un autre, alors que le partitionnement en zones de l’antenne permet d’émettre différemment pendant le même pointage.

On pourrait penser utiliser une quantité limitée de modules pour scanner un petit volume.

Si du point de vue énergétique la réduction du nombre de modules a du sens, du point de vue du rayonnement ce n'est pas du tout le cas: plus la surface d’émission / réception est réduite, plus le diagramme d'antenne est large, dispersant largement l’énergie dans l’espace donc augmentant le champ de balayage au lieu de le diminuer (à l’extrême, une boule émettrice distribue l’énergie sur tout le volume autour d'elle sans aucun gain directionnel).

Au-delà du manque de discrétion, c’est donc une double peine en termes de perte de portée: 

• Moins de modules
• Moins de gain directionnel (avec un champ de balayage élargi).

C’est en général rédhibitoire en air / air.

Si, malgré cette double peine, on s’intéresse à spécialiser les différentes zones de l’antenne pour faire de l’air / air et du suivi de terrain dans le même pointage, alors il faut que ces pointages aient notamment la même fréquence de récurrence et la même fréquence d’émission. Or les chances sont très faibles pour que la situation air /air nécessite les mêmes réglages que le suivi de terrain. 

Il paraît donc naturel de vouloir s'affranchir de ces contraintes à l'émission c'est-à-dire d'essayer d'utiliser l’antenne en vrai simultané, en partitionnant les modules avec deux modes dans le même pointage.

Cependant cela implique de mettre pratiquement deux radars derrière l'antenne en effet:

• Les modules d’une antenne AESA “ne font qu’amplifier et déphaser les signaux radar”, aussi bien en émission qu’en réception. Ces signaux sont en bande X, à la fréquence précise choisie selon différents critères.
• La génération de ces signaux à l’émission et leur traitement en réception est faite ailleurs, à des fréquences plus basses, dont la précision est vitale puisqu’il faut retrouver les moindres écarts de fréquence (Doppler) entre l’émission et la réception.
• On demande au Pilote / Récepteur d’assurer cette génération et ce traitement avec des réglages qui varient pratiquement au niveau de chaque pointage en termes de fréquence du signal et de fréquences de récurrence.
• Ces opérations complexes se font de plus en plus en numérique rapide, donc pas en bande X, donc pas au niveau des modules.
• Le Pilote / Récepteur gère en temps réel la totalité du temps de réception radar, donc aussi bien les signaux d’intérêts que les signaux parasites et le bruit. Avec deux modes en temps réel dans le même pointage, il faut un pilote / Récepteur pour chaque mode de façon à conserver la totalité des signaux de chaque mode.

C’est plus loin dans la chaîne de réception que ne sont retenues que les infos utiles. C’est à partir de ce niveau qu’on peut alors envisager du partage de temps traitements.

A suivre

[Picdelamirand-oil]

On a vu que le partitionnement de l'antenne pour utilisation par deux modes différents impliquait que l'on mette derrière chaque partie de l'antenne l'équivalent d'un radar disons une machine virtuelle programmée comme un radar.

Mais dans un avion où il y a beaucoup d'émission et de réception électromagnétique on met une fonction de blanking qui supprime l'acquisition de données par les corrélateurs lors des émissions d'impulsions qu’elles viennent des radars, des brouilleurs etc.. Si un radar unique est réglé pour supporter ses propres blanking, il n’en plus de même avec deux radars qu’il va falloir faire cohabiter.

Or il n'y a pas encore de solution technologique satisfaisante pour cela, en effet cette cohabitation suppose de savoir gérer au niveau de l’antenne les émissions propres à chaque mode.

Les émissions vont surtout différer dans le choix des fréquences de récurrence, réglage tellement sensible en air / air qu’il est effectué presque à chaque pointage. Du coup,  il faut regarder ce qui se passe lorsqu’un mode émet avec une partie des modules alors que l’autre mode reçoit avec une autre partie des modules :

• On va d’abord vouloir éviter que soient détruits les modules en réception exposés aux fortes puissances juste à côté. La solution actuelle consisterait à les bloquer en réception en créant ainsi des temps d’aveuglement (le blanking).
• Le pire est que, même s’ils n’étaient pas détruits, les modules en réception seraient sûrement aveuglés par un signal aussi puissant à proximité immédiate.

Comme les radars actuels à compression d’impulsion émettent en général pendant au moins 10%, voire plus que 20% du temps de réception, on voit les problèmes que ces temps d’aveuglement peuvent poser en pleine réception lors d’un mode suivi de terrain par exemple !

 

A suivre

[Picdelamirand-oil]

Le 5/9/2014à14:28, g4lly a dit :

On a beau compresser le signal, il faut quand meme attendre qu'il reviennent avant d'aller scanner a coté et ca c'est incompressible ... et souvent c'est dans cette attente qui ralenti le balayage. Sauf évidement si on réduire l'attente et donc qu'on perd volontairement les écho les plus éloignés. Donc le gain de temps/volume n'est pas proportionnel a au taux de compression.

J'ai révisé ma copie suite à ce post, mais je voudrais revenir dessus aujourd'hui:

Je ne pense pas finalement qu'il soit nécessaire d'attendre qu'un signal revienne pour aller scanner à coté. Il y a des tas de situations où on saura déterminer la distance d'une telle détection.

C'est l'étude des LPI qui m'a fait reprendre le sujet. Les LPI utilisent principalement deux techniques pour être discret: ils s'étalent dans le temps et ils s'étalent dans les fréquences. S'étaler dans le temps c'est possible grâce à la compression d'impulsion dont on a déjà parlé et cela permet de baisser le niveau de puissance émis et donc cela augmente la discrétion. S'étaler dans les fréquences se fait principalement en utilisant des fréquences différentes à chaque pointage, si en plus on a utilisé des impulsions longues et de faible niveau, l'émission du radar va ressembler de plus en plus à du bruit. 

Pour l’émetteur par contre cela permet de corréler la fréquence avec un instant d'émission donc de lever l'ambiguïté de distance si on a pas attendu avant "d'aller scanner à coté". On a là un exemple où on peut lever l'ambiguïté de distance, on remarque qu'ensuite on saura déterminer la distance de la piste par "continuité" car celle ci ne pourra pas faire un saut de l'ordre de 100 km entre deux détections.

Finalement, dans le cas général, la distance que l'on mesure est une distance modulo une distance liée à la répétition des pointages. SI t est le temps séparant deux pointages successifs on mesure une distance X modulo c*t. Pour lever l’ambiguïté, on fait varier légèrement la répétition des émissions. On va donc avoir  une mesure x modulo c*t et une mesure y modulo c*t' et on aura l'égalité pour une seule valeur.

Tout cela pour dire que mes publications originales n'étaient peut être pas aussi bêtes que je l'ai cru     

Modifié le 23 mars 2016 par Picdelamirand-oil

[JASHUGAN]

Est-ce que quelqu'un arrive à lire correctement toutes les pages du document pdf suivant ? Si oui, comment ?

La technologie GaN chez Thales (2015) : http://www.microwave-rf.com/docs/14h30-15h00-TSA_Y%20Mancuso.pdf

[FATac]

Je crois que les pages 12 à 22 ont été expurgées du document (qui reste cohérent, informatiquement parlant - pour le contenu, je ne peux pas encore en juger)

[Picdelamirand-oil]

Les radars dits “classiques”, donc antérieurs aux RDM et RDI en aéroporté, fonctionnaient “en basse fréquence de récurrence (BFR)” comme on le dit aujourd’hui.

Ils fonctionnaient exclusivement en vision au-dessus du sol (Look up) en attendant les radars capables d’utiliser les informations Doppler des cibles pour distinguer celles dont les retours, mélangés à ceux du sol (Look down), se distinguent par leur vitesse relative.

Ces radars Doppler s’intéressent non plus seulement au temps d’arrivée du signal mais surtout à sa phase par rapport à celle émise. Ces radars sont devenus “cohérents” et c’est au pilote récepteur qu’il revient d’assurer une extraordinaire stabilité dans le temps – Il est possible que certaines difficultés de l’Eurofighter en look down soient dues à un Pilote pas assez stable.

Du coup, la précision temporelle, pour mesurer les variations de phase est devenue nettement supérieure nécessitant d’émettre en haute fréquence de récurrence (HFR – de plusieurs dizaines de KHz). Plus la fréquence est élevée, moins on subira d’ambigüités ... vitesse cette fois-ci.

A ces fréquences de récurrence, s’il y a moins d’ambigüité vitesse, il y a beaucoup plus d’ambigüité distance rendant encore plus nécessaire une gestion très réactive des réglages à l’émission et rendant donc plus difficile une cohabitation entre modes air / air et suivi de terrain.

A noter qu’évidemment, il existe aussi toute une batterie de modes compromis “à tout faire”, en MFR comme moyenne fréquence de récurrence.

[DEFA550]

...et il existe sur un certain radar la GAFO et la GAFB pour automatiser et gérer tout ça aux petits oignons.

[prof.566]

Dites vous deux la, vous nous feriez pas un article pour le site ?

[Picdelamirand-oil]

Si on a vu la problématique pour partitionner l’antenne afin d’y faire cohabiter deux modes différents, il est intéressant de revenir sur les partitionnements existants ou en cours d’expérimentation. Ces partitionnements concernent un seul mode à la fois.

Cela fait des dizaines d’années que les antennes de certains radars aéroportés (dits monopulse) sont partitionnés en 4 secteurs. Ceci implique d’augmenter le nombre de voies de réception dans le Pilote Récepteur. Le but est d’obtenir dans une même pointage, en plus de la distance, des informations d’écart angulaire par rapport à l’axe antenne. La technique consiste à faire la différence entre les signaux reçus par deux secteurs concernés (“information gisement” si on considère les surfaces adjacentes en horizontal, et “information circulaire” avec les surfaces adjacentes en vertical). 

Le signal différence peut être nul si la cible est dans l’axe considéré ou positive ou négative selon le secteur qui reçoit le plus. Pour obtenir une bonne information angulaire, les radars non monopulse doivent assurer un balayage circulaire pour voir dans quelle direction les échos augmentent. Ca prend du temps et les informations permettant une conduite de tir sont moins stables (les hollandais avaient été impressionnés par les pistes issues du RBE2 : “solid tracks” disaient-ils). En effet, a priori, beaucoup de F16 ne sont pas équipés de radars monopulse. Moins performants, ces radars sont évidemment moins chers puisqu’ils évitent d’augmenter le nombre de voies de réception.

Dans un PEA en cours, Thales expérimente sur le RBE2 un partitionnement plus fin de l’antenne dans un mode de formation de faisceau par le calcul (cf les capacités futuristes envisagées pour l’EF avec sa future AESA “Multi channel adaptive beam forming including Space Time Adaptive Processing (STAP)” dans l’image du 7 sept 2014).

La définition de Wikipedia est simple : “Ceci est réalisé en combinant les éléments d'un réseau d'antennes à commande de phase de telle façon que dans des directions particulières, les signaux interfèrent de façon constructive tandis que dans d'autres direction les interférences soient destructives. Le beamforming peut être utilisé du côté émetteur ou du côté récepteur pour obtenir une sélectivité spatiale”. 
Le but est donc de désensibiliser le radar dans les directions “polluées”. L’image jointe concernant l’EF tend à montrer qu’ils s’intéressent surtout à l’air / air (en look up d’ailleurs, et face à des Mirage 2000), car le principe est utilisable aussi pour se désensibiliser dans les directions “polluées” par les retours sol. Dans cette image, le diagramme formé est en rouge.

En simplifiant, on peut dire que la technique STAP  citée, également en expérimentation par Thales, consiste à faire un équivalent non plus à l’aide de l’angle d’arrivée, mais à l’aide de l’instant d’arrivée. Plus on va partitionner l’antenne, plus on gagnera en précision de désensibilisation, mais plus ça nécessitera du câblage et de l’électronique de réception avant que le traitement numérique exploite une information radar dans une direction qui aurait été a priori condamnée.

[Picdelamirand-oil]

Il y a 3 heures, FATac a dit :

Je crois que les pages 12 à 22 ont été expurgées du document (qui reste cohérent, informatiquement parlant - pour le contenu, je ne peux pas encore en juger)

C'est le même auteur que celui-là et ça ne semble pas avoir beaucoup évolué

http://www.air-defense.net/forum/topic/18761-laesa-et-ce-que-vous-savez/?do=findComment&comment=868057

Pour Spectra, le Gaan permet de compacter les émetteurs de brouillage en laissant de la place pour, par exemple, y installer de quoi améliorer encore la réactivité ... 

Pour le Radar, on pourrait résumer en 2 points :

• la technologie Gaan d’ici 5 ans avec des impacts positifs majeurs en performance et en contraintes puissance et dissipation nécessaire.
• elle contribuera à compacter les modules pour rentrer dans le pas des éléments rayonnants et gagner ainsi en épaisseur ... à un niveau compatible des antennes conformes latérales. La solution des antennes latérales est le choix retenu par les français (pas seulement) et s’oppose au basculement d’antenne de Selex.

Modifié le 24 mars 2016 par Picdelamirand-oil

[JASHUGAN]

Il y a 2 heures, FATac a dit :

Je crois que les pages 12 à 22 ont été expurgées du document (qui reste cohérent, informatiquement parlant - pour le contenu, je ne peux pas encore en juger)

Pour ma part, les erreurs de lecture commencent à la page 7 et vont jusqu'à la page 22.

[FATac]

eVince sous Linux me montre tout sauf 12 à 22.

Finalement, le fichier est peut être compromis et les lecteurs de pdf sont plus ou moins sensible aux défauts constatés.

[Picdelamirand-oil]

Free editor me cite des pages qui sont référencées mais qui ne peuvent pas être trouvées

[g4lly]

Just now, Picdelamirand-oil said:

Free editor me cite des pages qui sont référencées mais qui ne peuvent pas être trouvées

LE document est corrompu, il y a tout un tas de caractères illégaux a partir de la page 7 ... faudrait le trouver ailleurs pas corrompu.

[Picdelamirand-oil]

Finalement j'aimerais mieux qu'on parle d'AESA.

[Picdelamirand-oil]

Une publicité de Thales dans Jane's on n'y parle pas que d'AESA mais je ne savais pas où la mettre.

https://jocdigital.uberflip.com/i/589881-thales-electronic-warfare/2

après avoir suivi le lien on peut changer de page en haut (il y a 8 pages)

[prof.566]

Un peu plus ancien, mais complet?

 

http://cct.cnes.fr/system/files/cnes_cct/459-mce/public/03-Radars Modules.pdf

[Picdelamirand-oil]

Stealthflanker a publié un Tableur exel qui permet de calculer la portée d'un Radar AESA en fonction de divers paramètres

http://www.mediafire.com/file/7wrkyslc1p4d36r/AESACalcTrial.xlsx

Il a fait ça sur keypublishing

https://forum.keypublishing.com/showthread.php?141862-AESA-Radar-range-calculator

Je me suis amusé à faire varier les paramètres non connus pour retrouver la portée du RBE2 AESA sur une cible de 1 m^2 soit 160 km.

Je trouve

• Number of T/R Elements 1000
• Peak power per element 10 W
• operational wavelength 0.035m
• Target RCS     1
• Radar Pulse Repetition Frequency (PRF)  300Khz
• Pulsewidth used by radar   2,5  micro seconde
• Radar Scan Sector Horizontal (Azimuth) 140
• Radar Scan Sector Vertical (Elevation) 60

Ce n'est sans doute pas tout à fait la réalité mais ça permet de voir l'influence de certains facteurs sur les performances de détection du radar.

Pour commencer j'ai regardé le gain si on passait à 1500 T/R. La portée passe alors à 199 km. 

Cette augmentation de portée comporte deux parties: une première partie qui est due à l'augmentation de puissance, et une deuxième qui est due à l'augmentation du gain de l'antenne car celle ci est plus grande pour pouvoir loger plus de T/R.

Pour avoir une augmentation de puissance pure on peut augmenter soit la puissance de crête par élément, soit la durée de l'impulsion, ça donne le même résultat. Si donc on augmente le puissance d'un facteur 1.5, ce qui est analogue à augmenter le nombre de T/R à 1500 mais sans avoir le gain d'antenne on trouve une portée de 177 km.

Maintenant j'ai essayé de voir quelles caractéristiques aurait un radar de 1500 éléments ayant la même portée que le RBE2 AESA et je trouve qu'on peut diminuer l'énergie par un facteur 2.38 ce qui veut dire que la densité d'énergie par unité de surface est 5.36 fois moins grande puisque l'antenne est plus grande.

Donc on ne peut compenser la différence de taille entre l'antenne du Rafale et celle du Typhoon que si on est capable d'extraire la chaleur 5.36 fois mieux sur le Rafale.

Maintenant quelle sera la portée avec des T/R GaN?

La puissance devrait être augmenté dans un facteur 3 à 5 ce qui met la portée entre 210 et 239 km.