Indledning
Radar står for RAdio Detection And Ranging: detektere og måle afstand med radiobølger. Det grundlæggende princip er utroligt enkelt — og siden 1930 'erne uændret:
- Radaren send en kort udsender elektromagnetisk energi via en direkte antenne.
- Energien rejser med lysets hastighed, rammer et objekt ( mål) og delvis reflekteret.
- Radaren modtager Dette svage ekko og måler, hvor længe signalet var på vej, og hvorfra det kom.
Af disse to data følger alt: Varigheden giver afstanden, antennen retning giver azimut (og ved 3D radar elevation), og ændringen i frekvensen af ekko giver radial hastighed (dopler effekt, Dopplereffekt).
Kraften af radar er i, hvad det handler om ikke behov: ingen lys, ingen varme kontrast, ingen samarbejde af målet. Prisen: radar transmitterer aktiv og er derfor selvpåviselig, og ekko er ekstremt svag — det modtagne aktiv ofte er en faktor 1018 mindre end den emitterede effekt. Næsten al radarteknologi i dette kapitel vedrører et spørgsmål: Hvordan får man det lille ekko ud af mumlen?
Afstand fra mål til radar
Radio bølger rejser med lysets hastighed c. Mål radarvarighed Δt mellem transmission og modtagelse, så signalet på det tidspunkt har afstanden til målet to gange (kommer og går). Afstanden (område R) er således:
En radar modtager et ekko 200 μs efter at have sendt pulsen. R = (3 × 108 × 200 × 10- 6) / 2 = 60.000 / 2 = 30 km.
Radio bølger rejser ~ 300 m per mikrosekund. For hver mikrosekunders periode er der et interval på 150 m. Nyttigt: 1 km interval 4006,7 μs løbetid; 150 km
Denne enkle formel er hjertet af hver pulsradar. Alt der forstyrrer timingen — en for tidlig næste puls (Maksimalt tvetydigt område), et mål ekko, der træder ind, mens senderen er stadig på (Mindsteområde) — Afbryd afstanden med det samme.
Clutter og støj
Ekko af målet er ikke det eneste, der kommer ind i modtageren. To kategorier af uønskede signaler afgør, om et mål er synligt:
Støj
Støj er tilfældig elektrisk energi, hovedsagelig genereret i modtageren selv (termisk støj) og delvis fra miljøet og universet. Støj er der altid og på alle frekvenser. Et mål ekko kan ikke spores, før det er tilstrækkeligt over støjgulvet; forholdet mellem signaleffekt og støjeffekt kaldes signal-to- noise ratio (SNR). Detektering er i sidste ende et statistisk spil: tærskelen (Tærskel, konstant falsk alarmhastighed og automatisk gainkontrol) bør være høj nok til ikke konstant at se støj for mål, og lav nok til ikke at gå glip af reelle mål.
Clutter Formand
Clutter Formand består af virkelige ekkoer af objekter, som du ikke er interesseret i: Jordens overflade, havbølger, regn, hagl, fuglesværme, vindmøller, bygninger. Clutter kan være mange gange stærkere end ekko af et fly — En bjergskråning afspejler millioner af gange mere energi end et jagtfly.
| Art | Kilde | Funktion | Kontrol |
|---|---|---|---|
| Bundkobling | jord, bygninger | meget stærk, stadig | MTI / Doppler filtrering (Impulsdopler radar og glidende målindikator) |
| Havkrabbe | Havbølger | langsomt, ru | CFAR, polarisering, dopler |
| Vejrklumper | regn, hagl, sne | voluminøs, med vind i bevægelse | cirkulær polarisering (Polarisering af den elektromagnetiske bølge), dopler |
| Engle | fugle, insekter | lille, langsom | Hastighedsfiltre |
Den væsentlige forskel: støj er tilfældig og overalt; rod er en reel refleksion med en fast plads eller sin egen hastighed. Derfor bekæmpes de forskelligt: Bekæmpelse af støj med mere magt, bedre modtagere og integration (Impulskompression og impulsintegration); clutter kampe med filtre, der skelner med hastighed (dopler / MTI) og med adaptive tærskler (CFAR, Tærskel, konstant falsk alarmhastighed og automatisk gainkontrol).
Jamming tilføjer kunstig "støj" eller falske ekkoer og falder derfor netop i denne kamp: Medlidenhed forsøger at ødelægge radarens SNR, radaren forsøger at se målet med filtrering, frekvensændringer og signalbetjening.