Une recherche révolutionnaire sur les radars permet de surmonter un compromis vieux de près d’un siècle entre la résolution en longueur d’onde et en distance

Cette première expérience de preuve de principe ouvre un nouveau domaine de recherche avec de nombreuses applications possibles qui peuvent perturber l’industrie radar de plusieurs milliards de dollars. Il existe de nombreuses nouvelles voies à explorer à la fois dans la théorie et l’expérience.

La découverte résout un problème vieux de neuf décennies qui oblige les scientifiques et les ingénieurs à sacrifier les détails et la résolution pour 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 à l’aide d’ondes radar.

“Nous pensons que ce travail ouvrira une foule de nouvelles applications et améliorera les technologies existantes”, déclare John Howell, l’auteur principal de l’article publié aujourd’hui dans Lettres d’examen physique et mis en évidence en tant que document de suggestion des éditeurs (voir Radar Resolution Gets a Boost). “La possibilité d’un déminage humanitaire efficace ou d’une détection médicale non invasive à haute résolution est très motivante”, ajoute Howell.

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 de l’Université de Waterloo ont démontré une résolution de plage plus de 100 fois meilleure que la limite longtemps supposée . Ce résultat rompt le compromis entre résolution et longueur d’onde, permettant aux opérateurs d’utiliser de longues longueurs d’onde et d’avoir désormais une résolution spatiale élevée.

En utilisant des fonctions avec des gradients à la fois abrupts et de temps nul, les chercheurs ont montré qu’il était possible de mesurer des changements extrêmement faibles dans la forme d’onde pour prédire avec précision la distance entre deux objets tout en restant robuste aux pertes d’absorption. Pour un archéologue, cela crée la capacité de faire la distinction entre une pièce profondément souterraine et un tesson de poterie.

L’idée révolutionnaire repose sur la superposition de formes d’onde spécialement conçues. Lorsqu’une onde radio se réfléchit 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’impulsions superposées. L’onde composite possède des caractéristiques uniques de sous-longueur d’onde qui peuvent être utilisées pour prédire la distance entre les objets.

“En ingénierie radio, l’interférence est un gros mot et considérée comme un effet délétère. Ici, nous renversons cette attitude et utilisons les effets d’interférence des ondes pour briser la limite de longue date sur le radar allant par ordre de grandeur”, dit Andrew Jordan, directeur des études quantiques à l’université Chapman. “Dans la télédétection radar, seule une petite quantité de rayonnement électromagnétique est renvoyée au détecteur. Les formes d’onde sur mesure que nous avons conçues ont la propriété importante d’être auto-référentes, de sorte que les propriétés de la cible peuvent être distinguées de la perte de signal.”

Howell ajoute : “Nous travaillons maintenant à démontrer qu’il est possible non seulement de mesurer la distance entre deux objets, mais de nombreux objets ou d’effectuer une caractérisation détaillée des surfaces.”