Introduksjon
Radar står for RAdio deteksjon Og raring: detektere og måle avstand med radiobølger. Grunnprinsippet er utrolig enkelt — og siden 1930-tallet uendret:
- Radaren Send en kort utgivelse av elektromagnetisk energi via en rettet antenne.
- Energien reiser med lysets hastighet, treffer et objekt (den mål) og delvis reflektert..
- Radaren mottar Det svake ekko og måler hvor lenge signalet var på vei og fra hvilken retning det kom.
Fra disse to dataene følger alt: Varigheten gir avstanden, antenneretningen gir azimut (og ved 3D radarhøyde) og skiftet i frekvensen av ekko gir radialhastigheten (doppler effekt, Doppler Effekt).
Styrken til radar er i hva det handler om ikke behov: ingen lys, ingen varmekontrast, ingen samarbeid av målet. Prisen: radar overfører aktiv og er derfor selvpåviselig, og ekkoet er ekstremt svakt — den mottatte ressursen er ofte en faktor 1018 Mindre enn den utsendte kraften. Nesten all radarteknologi i dette kapitlet gjelder for ett spørsmål: Hvordan får du det lille ekkoet ut av knurret på en pålitelig måte?
Avstand fra mål til radar
Radiobølger reiser med lysets hastighet c. Mål radar varighet Δt mellom overføring og mottak, deretter signalet på det tidspunktet har avstanden til målet To ganger (Kom og gå) Avstanden (område R) er således:
En radar mottar et ekko 200 μs etter å ha sendt pulsen. R = (3 × 108 × 200 × 10-6) / 2 = 60 000 / 2 = 30 km.
Radiobølger reiser ~ 300 m per mikrosekund. For hver mikrosekund er det et område på 150 m. Nyttig: 1 km område ≈ 6,7 μs mognad; 150 km
Denne enkle formelen er hjertet til hver pulsradar. Alt som forstyrrer tiden — en for tidlig neste puls (Maksimalt uovertruffen rekkevidde), et mål ekko som kommer inn mens senderen fortsatt er på (Minste rekkevidde) — Nedbryt avstanden umiddelbart.
Clutter og støy
Ekkoet til målet er ikke det eneste som kommer inn i mottakeren. To kategorier av uønskede signaler bestemmer om et mål er synlig:
Støy
Støy er tilfeldig elektrisk energi, i stor grad generert i mottakeren selv (termisk støy) og delvis fra miljøet og universet. Støy er alltid der og på alle frekvenser. Et målekko er ikke detektert før det er tilstrekkelig over støygulvet; forholdet mellom signaleffekt og støyeffekt kalles signal til støyforhold (SNR). Deteksjon er til slutt et statistisk spill: terskelen (Terskel, konstant falsk alarmrate og automatisk gevinstkontroll) bør være høy nok til å ikke hele tiden se støy for mål, og lav nok til å ikke gå glipp av reelle mål.
Clutter
Clutter består av ekte ekko av objekter der du ikke er interessert: Jordens overflate, havbølger, regn, hagl, fuglesvermer, vindmøller, bygninger. Clutter kan være mange ganger sterkere enn ekkoet til et fly — En fjellskråning gjenspeiler millioner av ganger mer energi enn et jaktfly.
| Arter | Kilde | Funksjon | Kontroll |
|---|---|---|---|
| Ground cutter | land, bygninger | Veldig sterk, fortsatt | MTI / Doppler filtrering (Pulse doppler radar og bevegelig målindikator) |
| Sea cutter | Havbølger | bevege seg sakte, grov | CFAR, polarisering, doppler |
| Været roter | regn, hagl, snø | Vulminous, beveger seg med vind | sirkulær polarisering (Polarisering av den elektromagnetiske bølgen), doppler |
| Engler | fugler, insekter | liten, langsom | Fartfilter |
Den viktige forskjellen: støy er tilfeldig og overalt; rot er en reell refleksjon med et fast sted eller sin egen hastighet. Derfor blir de kjempet annerledes: Bekjempe støy med mer kraft, bedre mottakere og integrasjon (Pulsekompresjon og pulsintegrasjon); cutter bekjemper med filtre som skiller med hastighet (doppler/MTI) og med tilpasningsgrenser (CFAR, Terskel, konstant falsk alarmrate og automatisk gevinstkontroll).
Jamming legger til kunstige "støy" eller falske ekkoer og faller dermed nøyaktig i denne kampen: Synden prøver å ødelegge radarens SNR, radaren prøver å se målet med filtrering, frekvensendringer og signaldrift.