§5.29 Der Empfänger: Vom Echo zum Plot

Der superheterodyne Empfänger

Ein Echo bei 3 oder 10 GHz ist schwer zu verstärken und direkt zu filtern. Fast jedes Radar (und alle) ESM Der Empfänger verwendet daher die Superheterodyn Grundsatz: a Mischer kombiniert das Echo mit einem lokalen Oszillator ()LO) und wandelt es in eine feste, niedrigere Zwischenfrequenz ()IF) — typischerweise zehn MHz. Die eigentliche Verstärkung und Filterung geschieht dabei IF, mit Komponenten, die weit besser als bei Mikrowellenfrequenz durchführen.

Das ist die Achillesferse. Ein Mischer kann nicht sagen, auf welcher Seite der LO Ein Signal kam herein. Ein Signal auf der Bildfrequenz, 2 × IF weg von der gewünschten Frequenz, endet daher in der IF Genauso leicht. Ein Filter vor dem Mischer (der) VorwählerEs muss aufhören; mit Doppelte Umrechnung — Erst hoch, dann niedrig IF — die Bildfrequenz so weit weg liegt, dass die Filterung einfach wird.

Gain Control, Detection und I/Q

Hinter dem Mischer bewältigen zwei Mechanismen den enormen Dynamikbereich zwischen einem entfernten, schwachen Echo und starkem Durcheinander. STC (Empfindlichkeits-Zeitsteuerung) senkt die Verstärkung kurz nach dem Sendeimpuls und lässt sie mit der Zeit ansteigen, so dass in der Nähe Unordnung den Empfänger nicht sättigt. AGC (automatische Verstärkungssteuerung), Schwellenwert, konstante Falschalarmrate und automatische Gain Control) passt die Verstärkung an den durchschnittlichen Signalpegel an.

Dann kommt die Detektor. Eine einfache Amplitudendetektor gibt nur die Hüllkurve des Echos: genug für ein nicht kohärentes Radar und eine PPI Bild, aber die phaseninformation ist verloren. Ein kohärentes Radar nutzt eine I/Q PhasendetektorEs vergleicht die IF Signal mit dem COHO ()kohärente Verstärkerkette) und mit einer um 90° verschobenen Kopie. Das ergibt zwei Komponenten: I (in Phase) und Q (Quadratur). Zusammen ergeben sie die Amplitude und die Phase jedes Echos — und damit das Rohmaterial für Dopplerfilter ()Puls-Doppler-Radar und beweglicher Zielindikator), Pulskompression und alle digitalen Verarbeitung.

Von Treffern zu Plots und Tracks

Ein Radar liefert Tausende von Messungen pro Scan. Die Parzellenextraktor verwandelt sie in Ziele, in drei Schritten:

1. Trefferprozessor: für jede Entfernungszelle und jeden Impuls entscheidet, ob das Echo den Schwellenwert überschreitet ()CFAR, Schwellenwert, konstante Falschalarmrate und automatische Gain Control. Jede Kreuzung ist eine Schlag.
2. Schiebefenster: ein Fenster gleitet im Azimut über aufeinanderfolgende Impulse und deklariert erst dann ein Ziel, wenn genügend Treffer zusammenliegen — z.B. 8 von 12 (an) m-von-n Kriterium, siehe hits per scan von Dwell time, hits per scan und Integration. Isolierte Rauschspitzen fallen auf diese Weise heraus.
3. Schwerpunkt: Aus dem Trefferverlauf wird das Lager in der Mitte der Gruppe bestimmt, genauer als eine Strahlbreite. Das Ergebnis ist ein GrundstückBereich, Azimut, Zeit und Amplitude.

Plots sind Snapshots. Die Tracker verknüpft Plots aus aufeinanderfolgenden Scans: es sagt voraus, wo ein bekanntes Ziel jetzt sein sollte, platziert ein Tor (Suchfenster) um ihn herum und akzeptiert die Handlung, die hineinfällt. Eine neue Spur wird erst gestartet, wenn ein Ziel über mehrere aufeinanderfolgende Scans konsistent erscheint. Track-while-ScanScanmuster phasengesteuerter Arrays) ist dieser Zyklus, der durchgeführt wird, während das Radar weiter sucht.