Propagation HF et VHF sur un profil de terrain présentant des discontinuités d’impédance – PROPHETE

Le projet PROPHETE vise à développer et valider un modèle de prédiction du rayonnement et de la propagation dans les bandes HF et VHF. Les calculs d’antennes et de propagation font habituellement l’objet d’outils séparés. Au titre de ce projet, ils seront intégrés au sein d’un même outil. PROPHETE permettra de répondre au besoin de prédiction de portée d’un système antennaire placé sur un terrain et dans un environnement quelconque. Il permettra en particulier d’estimer les niveaux de champ reçus après propagation sur un trajet terre - mer présentant des accidents de terrain. Ce développement est primordial pour la qualification des systèmes radar à onde de surface et permettra à l’utilisateur, dans sa mission de conseil ou décision sur le déploiement des systèmes, de considérer la topologie du terrain. Un tel produit n’existe pas aujourd’hui sur le marché et le besoin en a été clairement identifié.

Les aspects techniques novateurs de ce projet sont les suivants :

• la caractérisation du champ proche rayonné par une antenne HF ou VHF
• la caractérisation du champ lointain (onde de ciel et onde de sol)
• la décomposition de l’énergie rayonnée en onde de ciel et en onde de sol
• la propagation de l’onde de sol sur un terrain irrégulier incluant des discontinuités d’impédance (terre - mer en particulier) et de la rugosité.

Pour chacun de ces différents points, des solutions existent, pour certaines dans le domaine public. Elles apportent des réponses partielles. Au titre de cette étude, nous nous proposons d’y apporter une réponse globale pour des géométries d’antennes et des environnements quelconques et sans hypothèses restrictives. Une analyse plus détaillée et le positionnement par rapport aux solutions existantes sont présentés au chapitre 2.3.

L’étude a plusieurs objectifs.

• Améliorer, développer et confronter des techniques de calcul innovantes.
• Réaliser un calcul global et valider les résultats obtenus.
• Permettre le calcul de bilan de liaison dans des environnements complexes à la fois pour l’onde de ciel et l’onde de sol.
• Explorer de nouvelles voies pour l’optimisation du rendement dans un mode de fonctionnement particulier.

Cette étude a pour domaine d’application les radars (transhorizon et à onde de surface) et les télécommunications dans ces bandes de fréquence. Les besoins identifiés concernent à la fois le domaine civil (la surveillance des côtes, trafics maritimes…) et le domaine militaire (télécommunications et radar).

Le projet comprend une partie théorique, le développement d’algorithmes spécifiques et des mesures. Celles-ci seront réalisées à différentes phases du déroulement de l’étude et permettront de valider les différentes étapes du calcul, pour des configurations spécifiques.

Ce travail s’appuiera sur des travaux antérieurs réalisés au L2E à l’UPMC (travaux de collaboration avec l’ONERA, thèses de Luca Petrillo et Nicolas Payet), à XLIM (logiciels permettant l’étude de la propagation, d’échos radars GPR et du calcul de SER) et à IEEA (développement de logiciels de calcul d’antennes et de propagation).

Ce projet s’inscrit dans l’axe thématique 3 : ondes acoustiques et radioélectriques et dans les sous thèmes 2.3.1 : génération et mesure des rayonnements, rubrique antennes et mesure des champs et 2.3.2 : propagation, rubrique liaisons terre - espace, ondes de ciel et onde de sol, réflexion diffusion sur les surfaces terrestres