Principe de fonctionnement d`un détecteur de radar routier

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Principe de
fonctionnement d’un
détecteur de radar
routier
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22/08/2005
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Introduction
Le but de cette étude est de faire ressortir le principe de fonctionnement d’un détecteur de
radar routier. Nous bornerons notre étude à la fonction détection des ondes émises par le radar de
police. En effet, les détecteurs de radar modernes peuvent brouiller les signaux émis par le radar
mais aussi rendre inopérant les détecteurs de détecteur de radar utilisés par la police.
Évidemment, l’utilisation de tels objets est interdite par la loi française, seulement il nous a
semblé intéressant de comprendre quel processus de traitement du signal permettait de contrecarrer
un signal de radar.
Plan
1)
2)
3)
4)
5)
Définition du système
Synoptique
Détail du synoptique
Commentaires
Bibliographie
Définition du système
Un détecteur de radar
électronique généralement utilisé
moto ou camions et qui a pour but
d’un cinémomètre utilisé par la
avertir le conducteur.
est un petit boîtier
dans les automobiles,
de détecter la présence
maréchaussée et d’en
Plus spécifiquement, le détecteur de radar reçoit les
ondes émises par le radar et, une fois celles-ci traitées, il émet un signal sonore et visuel à l’attention
du conducteur afin que celui-ci réduise sa vitesse. C’est donc un récepteur.
*Caractérisation du signal d’entrée.
Le signal d’entrée est celui émis par le radar. Les radars traditionnels fonctionnent de la
même façon que ceux qui sont utilisés en aviation ou en navigation marine Le principe consiste à
envoyer un faisceau de micro-ondes. Ce faisceau est alors réfléchi comme un rayon lumineux par ce
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qu'il frappe en l’occurrence, ici, le véhicule. Puis le faisceau réfléchi retourne vers le radar et
l'appareil calcule la vitesse de votre véhicule. Pour cela il utilise le principe qui se nomme l'effet
Doppler.
Le radar envoie un faisceau à une fréquence précise et quand ce faisceau est réfléchi par le
véhicule, il reçoit un signal dont la différence de fréquence est proportionnelle à la vitesse de
déplacement de la voiture. En comparant ce qu'il reçoit et ce qu'il envoie il calcule la vitesse.
La vitesse est calculée par l’équation :
Dans le cas d’un radar fixe, avec
v : vitesse du véhicule
c : célérité de la lumière
f0 : fréquence de la porteuse
Les ondes utilisées sont donc des micro-ondes, comprises entre 10 GHz et 40 GHz.
Il existe trois bandes de fréquence utilisées selon les radars : X (10.525 GHz ±25 MHz),
K (24.150 GHz ±100 MHz) et Ka (de 33.4 à 36.0 GHz avec 13 canaux de 200 MHz de largeur)
Un détecteur de radar performant doit pouvoir détecter les 3 bandes, surtout la Ka qui est
utilisée par les radars modernes. Ci-dessous, le spectre de détection d’un détecteur performant.
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Le signal reçu par les détecteurs est donc un train d’impulsions de fréquence porteuse
comprise dans les bandes X, K ou Ka.
*Caractérisation du signal de sortie.
Le signal de sortie consiste donc à prévenir le conducteur du véhicule de la présence du
radar. Il varie selon les détecteurs, mais la plupart du temps il s’agit d’un signal lumineux (de type
LED) doublé d’un signal sonore (de type Buzzer).
Synoptique
Nous allons traiter la partie réception de l’onde du radar.
Le schéma ci-dessous met en évidence les différentes étapes de traitement du signal reçu.
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Le signal, provenant de l’antenne (RF) est soustrait à un signal sinusoïdal LO (Local
oscillator) dans un mélangeur. Ce signal est ensuite amplifié une première fois puis de nouveau
soustrait à un autre signal LO puis ré-amplifié avant de pénétrer dans le détecteur.
Détails du synoptique
La partie entre pointillée est appelée hétérodyne. Quand deux ondes sinusoïdales de
différentes fréquences sont mêlées ou superposées, l’amplitude de l’onde résultante varie avec une
fréquence égale à la différence de leurs fréquences respectives. L’hétérodyne est l’appareil qui émet
des ondes radioélectriques de très faible puissance ; grâce à lui, on produit des oscillations de haute
fréquence, pures ou modulées. Il permet de mettre au point les récepteurs de radio, en alignant les
circuits d’accord sur les fréquences voulues.
L’hétérodyne converti le signal RF (Fréquence radio émise par le radar) en une fréquence
intermédiaire (IF) en mélangeant le signal RF avec le signal LO. La fréquence intermédiaire est
égale à la fréquence LO moins la fréquence reçue (IF = LO - RF). La fréquence est différente pour
chaque bande de radar (X, K Ka). Ce signal est amplifié et est de nouveau mélangé à une onde (2ème
LO).
Lorsque l’on multiplie une onde sinusoïdale par une autre onde sinusoïdale de fréquence
différente on obtient alors un signal sinusoïdal dont la fréquence correspond à la somme des deux
fréquences initiales (ici, c’est une différence, le déphasage est de 180°).
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E1 : amplitude du 1er signal
E2 : amplitude du 2ème signal
ω1 : fréquence du 1er signal
ω2 : fréquence du 2ème signal
L’oscillateur LO à fréquence variable est ajusté pour donner une fréquence de battement
prédéterminée (proche de celles de K, Ka ou X). Cette opération est nécessaire pour pouvoir ensuite
amplifier le signal sans ajouter un bruit excessif (opération difficile dans le domaine des microondes). Le signal intermédiaire est donc toujours dans le domaine micro-onde. Il est alors amplifié et
de nouveau mélangé afin d’avoir un signal parfait, modulé en fréquence. Il faut également savoir que
le signal LO est très faible énergiquement.
Le signal est ensuite comparé à l’aide de la partie détecteur. C’est la partie processeur qui
déterminera s’il s’agit d’une fréquence utilisée par un radar de police ou non. Dès lors, il décidera
d’avertir le conducteur ou non via la partie avertissement.
Commentaires
Les mélangeurs ne sont pas parfaits et font perdre une partie du signal LO vers l'antenne et
l’émettent. Certains détecteurs possèdent un pré-ampli ou un isolant entre le mélangeur et l'antenne
qui ont pour effet de réduire les pertes vers l'antenne mais ne les éliminent pas totalement. Les
anciens modèles de détecteurs de radar ne pouvaient pas se faire prendre par les détecteurs de
détecteurs de radars car ils n'avaient pas d’oscillateur LO.
Sans ce traitement, il serait difficile d’amplifier le signal reçu sans que l’on ajoute du bruit
d’amplitude importante qui ne permettrait alors pas de distinguer le signal recherché. Voilà pourquoi
il est impossible d’amplifier le signal à la sortie de l’antenne sans l’avoir mélangé avec un signal LO
qui lui est pur, par définition.
La nécessité des deux traitements est révélée par le fait que les gammes d’ondes de radars
sont très restreintes. Il faut donc être le plus précis possible dans l’analyse afin de ne pas avertir
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l’utilisateur de la présence d’un radar quand ce n’est pas le cas.
Conclusion
L’étude de ce système nous a permis de mieux percevoir les difficultés engendrées par le
traitement de signal. De plus nous avons pu nous familiariser avec les différents composants du
traitement de signal (hétérodyne, amplificateur). Au fur et à mesure que notre étude avançait, nous
nous sommes aperçu que le détecteur de radar n’était pas un simple récepteur comme nous le
pensions, mais qu’il comportait une partie traitement importante
Ce traitement conséquent, nous l’avons vu engendre un signal réémis par l’antenne et permet
de détecter les détecteurs. L’enjeu industriel qui consistait à rendre les détecteurs plus performants et
indétectables vient de prendre fin. Effectivement, la nouvelle génération de cinémomètres est
composée de LIDAR (Laser). Ceux-ci sont indétectables et de plus, leur rayon d’action est nettement
supérieur à celui du meilleur détecteur.
Bibliographie
TRAFFIC RADAR BOOKS (Via Internet)
Beating The Radar Rap,
2nd Edition, Dale T. Smith & John Tomerlin, Bonus Books Inc., Chicago, 1990.
The Traffic Radar Handbook –
A Comprehensive Guide to Speed Measuring Systems (Via Internet)
1st Edition, Donald S. Sawicki, Grove Enterprises, Inc. 1993 OCT, ISBN 0-944543-08-1
United States Department of Transportation and National Highway Traffic Safety Administration,
DOT HS-805 254, February 1980.
http://www.copradar.com/
http://www.cobra.com/
http://www.bell.com/
http://www.fastguy.com/
http:// Panther-tec.com/
Gendarmerie Nationale de Nevers
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