Architecture d’échantillonnage rapide pour l’imagerie RADAR

Sampling architecture for RADAR imaging

• Auteur / Autrice : Oussama Hamdi
• Direction : Cyril Nicolas Decroze, Guillaume Neveux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Electronique des Hautes Fréquences, Photonique et Systèmes
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie des Systèmes, Mathématiques, Informatique (Limoges ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : XLIM
• Jury : Président / Présidente : Eric Bergeault
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cyril Nicolas Decroze, Guillaume Neveux, Sébastien Reynaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Juan-Mari Collantes, Alain Gaugue

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imagerie (technique)

Radar à antenne synthétique

Communication ultra large bande

Radar

Mots clés libres

Radar ULB impulsionnel

SAR

Sous-échantillonnage cohérent CS

Track and hold amplifier T&HA

UWB pulsed radar

SAR

Coherent sampling CS

Track and hold amplifier T&HA

Résumé

Les systèmes Radar ULB utilisent des signaux dont le spectre dépasse une décade et se situe dans la bande 100MHz-10GHz. L’imagerie Radar ULB s’est beaucoup développée ces dernières années. Elle couvre un large champ applicatif : la défense, la sécurité civile, le biomédical. Elle permet en effet de pénétrer à travers les matériaux non conducteurs avec une résolution centimétrique. Dans les radars à impulsions ULB, la bande passante peut atteindre plusieurs GHz, de sorte qu'un Convertisseur Analogique-Numérique (CAN) pouvant échantillonner à cette vitesse avec une résolution de 10 à 14 bits est très difficile à concevoir. Il est toutefois possible de mesurer directement un signal Radar ULB reçu dans le domaine temporel en associant un CAN avec un T&HA avec une fréquence d’échantillonnage maximale de plusieurs GSa/s. Ces travaux portent sur le développement d’un démonstrateur Radar SAR ULB qui repose sur l’utilisation d’une technique de sous-échantillonnage cohérent pour la mesure des signaux Radar ULB. Ce démonstrateur Radar ULB est construit autour d’un CAN rapide (500 MS/s), d’un FPGA,et d’un T&HA ultra-large bande (5 GHz). Il permet ainsi la détection decibles en trois dimensions grâce à un algorithme de backpropagation.

Typically, the waveforms transmitted by UWB radar cover a spectrum higher than a decade, in the 100MHz-10GHz frequency range. UWB Radar imaging has grown significantly in recent past years and is used for a large number of applications as defence, civil security and biomedical. One of their advantages lies in the fact that microwaves are able to penetrate through non-conductive materials with centimeter resolution. In UWB pulse radar, the bandwidth can reach several GHz, so that an Analog-to-Digital Converter (ADC) needs a high sampling rate and with a high resolution (>12 bits) to guarantee enough dynamic range. However, it is now possible to directly measure time-domain radar signal by associating an ADC with a Track and Hold Amplifier T&HA with wide RF bandwidth and with a maximum sampling frequency of several GSa/s. This work involves the development of a UWB SAR Radar demonstrator based on the use of a coherent sub-sampling technique for measuring UWB Radar signals. This UWB Radar demonstrator is built around a fast ADC (500 MS/s), an FPGA, and an ultra-wideband T&HA (5 GHz). It allows target detection by processing based on the use of a Radar image reconstruction algorithm.