Introduzione
Radar stand per Detezione RAdio E Ranging: rilevare e misurare la distanza con onde radio. Il principio di base è sorprendentemente semplice — e dal 1930 invariato:
- Il radar Invia un breve emettere energia elettromagnetica tramite un'antenna diretta.
- L'energia viaggia con la velocità della luce, colpisce un oggetto (il Obiettivo) e in parte riflesso.
- Il radar riceve Quel debole eco e misura quanto tempo il segnale era sulla sua strada e da quale direzione è venuto.
Da questi due dati segue tutto: La durata dà la distanza, la direzione dell'antenna dà azimuth (e a 3D radar di elevazione), e lo spostamento in frequenza dell'eco dà la velocità radiale (effetto doppler, Effetto doppler).
Il potere del radar è in quello che è tutto non necessità: nessuna luce, nessun contrasto termico, nessuna cooperazione del bersaglio. Il prezzo: il radar trasmette attivo ed è quindi auto rilevabile, e l'eco è estremamente debole — il bene ricevuto è spesso un fattore 1018 meno del potere emesso. Quasi tutte le tecnologie radar in questo capitolo riguardano una sola domanda: Come fai a far uscire quel piccolo eco dal mormorio in modo affidabile?
Distanza dal bersaglio al radar
Le onde radio viaggiano alla velocità della luce c. Misurare la durata del radar Δt tra trasmissione e ricezione, quindi il segnale in quel momento ha la distanza al bersaglio Due volte. (per venire e andare). La distanza (linea R) è così:
Un radar riceve un eco 200 μs dopo aver inviato il polso. R = (3 × 108 × 200 × 10-6) / 2 = 60.000 / 2 = 30 km.
Le onde radio viaggiano ~300 m al microsecondo. Per ogni microsecondo periodo, c'è una gamma di 150 m. Utile: 1 km gamma ≈ 6.7 μs maturità; 150 km
Questa semplice formula è il cuore di ogni radar di impulso. Tutto ciò che disturba la tempistica — un impulso successivo prematuro (Gamma massima non ambigua), un echo di destinazione che entra mentre il trasmettitore è ancora acceso (Gamma minima) — Distruggere immediatamente la distanza.
Clutter e rumore
L'eco del bersaglio non è l'unica cosa che entra nel ricevitore. Due categorie di segnali indesiderati determinano se un obiettivo è visibile:
Rumore
Rumore è energia elettrica casuale, in gran parte generato nel ricevitore stesso (rumore termico) e in parte dall'ambiente e l'universo. Il rumore è sempre presente e su tutte le frequenze. Un echo di destinazione non è rilevabile fino a quando non è sufficientemente sopra il pavimento del rumore; il rapporto tra potenza del segnale e potenza del rumore è chiamato rapporto segnale-rumore (SNR). La rilevazione è infine un gioco statistico: la soglia (Tasso di allarme Falso costante e controllo automatico del guadagno) dovrebbe essere abbastanza alto da non vedere costantemente il rumore per gli obiettivi, e abbastanza basso da non perdere obiettivi reali.
Clutter
Clutter consiste di echi reali di oggetti in cui non siete interessati: superficie terrestre, onde marine, pioggia, grandine, sciami di uccelli, mulini a vento, edifici. Clutter può essere molte volte più forte dell'eco di un aereo — Un pendio di montagna riflette milioni di volte più energia di un aereo di caccia.
| Specie | Fonte | Caratteristica | Controllo |
|---|---|---|---|
| Ingombro di terra | terreno, edifici | molto forte, ancora | Filtro MTI / Doppler (Pulse doppler radar e Indicatore di destinazione mobile) |
| Cintura di mare | Ondate di mare | muoversi lentamente, ruvido | CFAR, polarizzazione, doppler |
| Il tempo | pioggia, grandine, neve | voluminoso, in movimento con vento | polarizzazione circolare (Polarizzazione dell'onda elettromagnetica), doppler |
| Angeli | uccelli, insetti | piccolo, lento | Filtri di velocità |
La differenza essenziale: il rumore è casuale e ovunque; il clutter è una vera riflessione con un luogo fisso o la propria velocità. Pertanto, sono combattuti in modo diverso: combattere il rumore con più potenza, migliori ricevitori e integrazione (Compressione e integrazione del polso); clutter combatte con filtri che si distinguono per velocità (doppler/MTI) e con soglie adattative (CFAR, Tasso di allarme Falso costante e controllo automatico del guadagno).
Jamming aggiunge "rumore" artificiale o echi falsi e di conseguenza cade esattamente in questa lotta: Il peccato cerca di rovinare il radar SNR, il radar cerca di vedere l'obiettivo con il filtraggio, le variazioni di frequenza e il funzionamento del segnale.