Détection et Identification de systèmes RF par le radar à intermodulation

Detection and Identification of RF systems by an intermodulation radar

• Auteur / Autrice : Alain Grezes
• Direction : Jérémy Raoult
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance le 22/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Stéphanie Bidon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Pouliguen, Alexandre Martorell
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Migliaccio, Stéphane Méric

Mots clés

Mots clés contrôlés

Radar -- Antennes

Radio

Mots clés libres

Détection

Non-Linéaire

Systèmes de communications radio

Non-Linear

RF communicating systems

Detection

Résumé

L'augmentation des dispositifs électroniques hostiles sur les théâtres d'opérations et dans les environnements urbains nécessite un système capable de les détecter. Dans cette étude, nous proposons un radar à intermodulation d’ordre 3 (radar IM3) pour la détection de cibles RF multiples. Ce radar non-linéaire exploite les propriétés non-linéaires d’une cible via un couplage front-door. Nous testons la réémission IM3 de cibles en utilisant différents protocoles de détection. Un test symétrique bi-fréquence (f1 et f2) permet de récupérer la signature IM3 d’une cible. Un test asymétrique, modifiant l’amplitude des tons d’excitation, permet d’augmenter le niveau IM3 réémis par une cible. Ce radar IM3 génère des signaux parasites de même fréquence que les signaux utiles des cibles, appelés IM3 résiduels. Pour les réduire, nous utilisons des techniques de linéarisation à base d’isolateur et de filtre à cavité, afin d’optimiser les performances du radar. Nous proposons ainsi une architecture dite « multi-bandes » du radar IM3, dont la bande passante est [300 MHz – 6 GHz], pour adresser l’ensemble des systèmes communicants. Dans une volonté de miniaturisation du radar, une maquette compacte utilisant des solutions SDR a été développée. Des comparaisons avec la maquette historique ont permis de valider son utilisation. Pour finir, un modèle comportemental du radar IM3 est présenté, dont le but est de prédire les performances du radar IM3 (portée de détection, d’identification, etc.). La finalité de cette étude est de converger vers la conception d’un démonstrateur industriel du radar IM3, pour détecter et identifier toutes électroniques communicantes.

The increase in hostile electronic devices in theaters of operation and urban environments calls for a system capable of detecting them. In this study, we propose a third-order intermodulation radar (IM3 radar) for the detection of multiple RF targets. This non-linear radar exploits the non-linear properties of a target via front-door coupling. We are testing IM3 target re-emission using different detection protocols. A symmetrical dual-frequency test (f1 and f2) recovers the IM3 signature of a target. An asymmetrical test, modifying the amplitude of the excitation tones, increases the IM3 level re-emitted by a target. This IM3 radar generates spurious signals at the same frequency as the targets' useful signals, known as residuals IM3. To reduce these, we use isolator and cavity filter linearization techniques to optimize the radar's performance. We are proposing a ''multi-band'' architecture for the IM3 radar, with a bandwidth of [300 MHz - 6 GHz], to address all communicating systems. With a view to miniaturizing the radar, a compact model using SDR solutions has been developed. Comparisons with the historical model have validated its use. Finally, a behavioral model of the IM3 radar is presented, with the aim of predicting IM3 radar performance (detection range, identification, etc.). The aim of this study is to converge on the design of an industrial demonstrator of the IM3 radar, to detect and identify all communicating electronics.