Introducción
Radar stands Detección de radio Y Ranging: detectar y medir distancia con ondas de radio. El principio básico es increíblemente simple — y desde la década de 1930 sin cambios:
- El radar Enviar un corto emite energía electromagnética a través de una antena dirigida.
- La energía viaja con la velocidad de la luz, golpea un objeto (el objetivo) y en parte reflejada.
- El radar recibidos Ese eco débil y mide cuánto tiempo estuvo la señal en su camino y desde qué dirección llegó.
De estos dos datos sigue todo: La duración da la distancia, la dirección de la antena da azimut (y a la elevación de los radares 3D), y el cambio en la frecuencia del eco da la velocidad radial (efecto doppler, Doppler Effect).
El poder del radar es en lo que se trata no necesidades: sin luz, sin contraste de calor, sin cooperación del objetivo. El precio: el radar transmite activo y por lo tanto es auto detectable, y el eco es extremadamente débil — el bien recibido es a menudo un factor 1018 menos que el poder emitido. Casi toda la tecnología de radar en este capítulo se refiere a una pregunta: ¿Cómo sacas ese pequeño eco del murmullo con confianza?
Distancia del objetivo al radar
Las ondas de radio viajan a la velocidad de la luz c. Duración del radar de medición Δt entre transmisión y recepción, entonces la señal en ese momento tiene la distancia al objetivo Dos veces. (para ir y venir). La distancia (rango R) es así:
Un radar recibe un eco 200 μs después de enviar el pulso. R = (3 × 108 × 200 × 10-6) / 2 = 60.000 / 2 = 30 km.
Las ondas de radio viajan ~300 m por microsegundo. Para cada período de microsegundo, hay una gama de 150 m. Utilidad: 1 km rango ♥ 6.7 μs madurez; 150 km
Esta fórmula simple es el corazón de cada radar de pulso. Cualquier cosa que interrumpa el tiempo — un pulso siguiente prematuro (Rango máximo sin ambigüedad), un eco objetivo que entra mientras el transmisor sigue en (Rango mínimo) — Disrupta la distancia inmediatamente.
Dispersión y ruido
El eco del objetivo no es lo único que entra en el receptor. Dos categorías de señales no deseadas determinan si un objetivo es visible:
Noise
Noise es energía eléctrica aleatoria, generada en gran medida en el receptor mismo ( ruido térmico) y en parte del medio ambiente y el universo. Noise siempre está ahí y en todas las frecuencias. Un eco objetivo no es detectable hasta que esté suficientemente por encima del suelo de ruido; la relación entre la potencia de señal y el poder de ruido se llama ratio de señal a ruido (SNR). La detección es en última instancia un juego estadístico: el umbral (Tasa de alarma constante y control automático de ganancia) debe ser lo suficientemente alto para no ver constantemente ruido para las metas, y lo suficientemente bajo para no perder las metas reales.
Clutter
Clutter consiste en ecos reales de objetos en los que no te interesa: superficie de la Tierra, olas de mar, lluvia, granizo, enjambres de aves, molinos de viento, edificios. El desorden puede ser muchas veces más fuerte que el eco de un avión — Una pendiente de montaña refleja millones de veces más energía que un avión de caza.
| Especies | Fuente | Característica | Control |
|---|---|---|---|
| Bombilla de tierra | terreno, edificios | muy fuerte, todavía | Filtro MTI / Doppler (filtro)radar de doppler de pulso y indicador de movimiento) |
| Dispersión de mar | Olas de mar | moviéndose lentamente, duro | CFAR, polarización, doppler |
| El tiempo desorden | lluvia, granizo, nieve | voluminoso, moviéndose con viento | polarización circularPolarización de la onda electromagnética), doppler |
| Ángeles | aves, insectos | pequeño, lento | Filtros de velocidad |
La diferencia esencial: el ruido es aleatorio y en todas partes; el desorden es un reflejo real con un lugar fijo o su propia velocidad. Por lo tanto, se luchan de manera diferente: Lucha contra el ruido con más poder, mejores receptores e integración (Compresión de pulso e integración de pulsos); peleas de desorden con filtros que distinguen por la velocidad (doppler/MTI) y con umbrales adaptables (CFAR, Tasa de alarma constante y control automático de ganancia).
Jamming añade "noise" artificial o falsos ecos y por consiguiente cae exactamente en esta lucha: La pena trata de arruinar el SNR del radar, el radar intenta ver el objetivo con filtrado, cambios de frecuencia y operación de señalización.