23 Juin 2016

KaRIn

La mesure des hauteurs d’eau est effectuée par un radar interférométrique large fauchée fonctionnant en bande Ka. Cet instrument, "KaRIn", dérivé des instruments américains SRTM et WSOA, a été développé par le JPL. Il est caractérisé par deux antennes d’émission/réception fonctionnant simultanément et situées aux deux extrémités d’un mât de 10 m d’envergure. C’est cette configuration particulière qui permet la mesure interférométrique nécessaire à la précision, la résolution spatiale et la large fauchée de la mission SWOT.

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Système de radar interférométrique en bande Ka à double fauchée.

KaRIn est un radar fonctionnant suivant le principe d’un SAR (Radar à Synthèse d’Ouverture) et éclairant deux fauchées d’une cinquantaine de kilomètres de part et d’autre de la trace. Les échos sont reçus au moyen de deux antennes séparées de 10 mètres (en configuration vol déployée) pour être ensuite traités afin de fournir une mesure interférométrique.

Caractéristiques de l'instrument KaRIn

  • Fréquence de la porteuse : 35.75 GHz
  • Largeur de bande en émission : 200 MHz
  • Durée du pulse émis : 4.5 µs
  • Pulse Repetition Frequency (PRF) : 2 x 4420 Hz
  • Longueur du mât : 10 m
  • Taille des antennes : 5 m x 0.25 m
  • Angle de vue : +/- 2.7 deg

Le CNES est responsable de la fourniture du RFU de l’instrument KaRIn qui est sous la responsabilité globale du JPL. La Figure ci-dessous illustre les liens principaux (fonctionnels en traits pointillés et en traits pleins pour les signaux radar) entre le RFU et les autres sous-systèmes de KaRIn, qui sont les suivants :

  • Le sous-système numérique (KDES) développé par le JPL est en charge des interfaces de télémesure/télécommande de l’instrument avec la plateforme satellitaire, du séquencement de l’instrument, de la conversion analogique/digitale des signaux reçus du RFU et du traitement numérique embarqué.
  • Le sous-système antennaire développé par le JPL. Chaque antenne (droite/gauche) est composée de deux sources (une source mono-polarisation par fauchée), d’un réflecteur et d’un mât déployable qui supporte le réflecteur.
  • Le sous-système amplification, HPA (High Power Amplifier) qui complète le RFU pour former le sous-système analogique de l’instrument KaRIn. Ce sous-système HPA peut délivrer une puissance crête d’environ 1.5 KW en bande Ka. Il est assemblé par le JPL et est constitué :
    • d’un amplificateur de puissance RF (EIK) fourni par la CSA (Canadian Space Agency) et développé par CPI (Communications & Power Industries Canada Inc.)
    • d’une alimentation de forte tension (HVPS) développée par le JPL

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Le RFU au sein de l’instrument KaRIn.

Le RFU constitue l’électronique RF, hors HPA, de l’instrument KaRIn. Il inclut toute la chaîne d’émission (y compris la partie numérique de la génération des chirps), la matrice de commutateurs à ferrite en bande Ka et la paire de récepteurs interférométriques délivrant les échos en bande de base. Le RFU, dont le développement est confié à TAS-F, est lui-même constitué de deux équipements :

  • l’HyperBox développé par TAS-F à Toulouse
  • le Duplexer dont le développement est sous-contracté par TAS-F à COMDEV UK

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Ensemble RFU (Hyperbox + duplexer) (Thales Alenia Space).

Une partie du traitement des données (données sur océan bas débit) sera effectué dans l’unité numérique (KDES) afin de limiter le débit échangé entre le bord et le sol. Ce traitement, développé par le JPL, sera effectué dans le calculateur de l’instrument KaRIn lors du survol des océans.

L’instrument KaRIn inclut également un complément de mesure d’écho au nadir, embarqué à titre expérimental (KNC pour KaRIn Nadir Channel) et qui a pour vocation de compléter le gap de mesure au nadir et fournir une voie supplémentaire de calibration.

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