Les chercheurs ont développé une nouvelle technologie radar qui améliore considérablement la résolution des distances, promettant des améliorations dans divers domaines tels que l'armée et l'archéologie. Crédit : Issues.fr.com
La technologie radar révolutionnaire améliore la résolution de distance, impactant de nombreux secteurs et permettant des applications avancées telles que la caractérisation détaillée des surfaces.
De nouvelles fonctions radar à interférence utilisées par une équipe de chercheurs de l'Université Chapman et d'autres institutions améliorent la résolution de distance entre les objets à l'aide d'ondes radar. Les résultats pourraient avoir des ramifications importantes dans les domaines militaire, de la construction, de l’archéologie, de la minéralogie et dans de nombreux autres domaines d’applications radar.
Cette première expérience de démonstration de principe ouvre un nouveau domaine de recherche avec de nombreuses applications possibles qui peuvent perturber l'industrie des radars, qui pèse plusieurs milliards de dollars. Il existe de nombreuses nouvelles voies à explorer, tant sur le plan théorique qu’expérimental.
Résoudre un défi vieux de plusieurs décennies
La découverte répond à un problème vieux de neuf décennies qui oblige les scientifiques et les ingénieurs à sacrifier les détails et la résolution au profit de la distance d’observation – sous l’eau, sous terre et dans les airs. La limite précédente limitait la distance estimée entre les objets à un quart de la longueur d'onde des ondes radio ; cette technologie améliore la résolution de distance entre les objets grâce aux ondes radar.
« Nous pensons que ces travaux ouvriront la voie à une multitude de nouvelles applications et amélioreront les technologies existantes », déclare John Howell, l'auteur principal de l'article publié dans Lettres d'examen physique et mis en évidence comme article de suggestion des éditeurs (voir La résolution radar obtient un coup de pouce). « La possibilité de réaliser un déminage humanitaire efficace ou de réaliser une détection médicale non invasive à haute résolution est très motivante », ajoute Howell.
Améliorations de la résolution radar
Howell et une équipe de chercheurs de l'Institut d'études quantiques de l'Université Chapman, de l'Université hébraïque de Jérusalem, de l'Université de Rochester, du Perimeter Institute et du Université de Waterloo ont démontré une résolution de portée plus de 100 fois supérieure à la limite supposée depuis longtemps. Ce résultat rompt le compromis entre résolution et longueur d’onde, permettant aux opérateurs d’utiliser de longues longueurs d’onde et de disposer désormais d’une résolution spatiale élevée.
En employant des fonctions avec des gradients à la fois raides et de temps zéro, les chercheurs ont montré qu'il était possible de mesurer des changements extrêmement faibles dans la forme d'onde afin de prédire avec précision la distance entre deux objets tout en restant robustes aux pertes d'absorption. Pour un archéologue, cela crée la capacité de distinguer une pièce de monnaie profondément souterraine d’un tesson de poterie.
L’idée révolutionnaire repose sur la superposition de formes d’onde spécialement conçues. Lorsqu'une onde radio se reflète sur deux surfaces différentes, les ondes radio réfléchies s'additionnent pour former une nouvelle onde radio. L’équipe de recherche utilise des impulsions spécialement conçues pour générer un nouveau type d’impulsion superposée. L’onde composite possède des caractéristiques uniques de sous-longueur d’onde qui peuvent être utilisées pour prédire la distance entre les objets.
Transformer la détection radar
« En ingénierie radio, les interférences sont un gros mot et sont considérées comme un effet délétère. Ici, nous renversons cette attitude et utilisons les effets d’interférence des ondes pour briser la limite de longue date imposée aux radars par ordre de grandeur », explique Andrew Jordan, directeur des études quantiques à l’Université Chapman. « En télédétection radar, seule une petite quantité de rayonnement électromagnétique est renvoyée au détecteur. Les formes d'onde personnalisées que nous avons conçues ont la propriété importante d'être auto-référencées, de sorte que les propriétés de la cible peuvent être distinguées de la perte de signal.
Howell ajoute : « Nous travaillons actuellement à démontrer qu'il est possible non seulement de mesurer la distance entre deux objets, mais aussi de nombreux objets ou d'effectuer une caractérisation détaillée des surfaces. »
