Introduktion
Radar står för RAdio upptäckt Och RangingDetektera och mäta avstånd med radiovågor. Grundprincipen är otroligt enkel — och sedan 1930-talet oförändrade:
- radarn Skicka en kort avslutning elektromagnetisk energi via en riktad antenn.
- Energin reser med ljusets hastighet, träffar ett objekt (den målmål) och delvis reflekterad.
- radarn ta emot Detta svaga eko och mäter hur länge signalen var på väg och från vilken riktning den kom.
Från dessa två data följer allt: Varaktigheten ger avståndet, antennriktningen ger azimuth (och vid 3D-radarhöjning), och förändringen i frekvensen av eko ger radialhastigheten (dopplereffekten, Doppler Effect).
Radarens kraft är i vad det handlar om Inte inte behov: inget ljus, ingen värmekontrast, inget samarbete mellan målet. Priset: radarn överför aktivt och är därför självupptäckt, och ekoet är extremt svagt. — den mottagna tillgången är ofta en faktor 1018 18 18 18 18 18 18 mindre än den emitterade makten. Nästan all radarteknik i detta kapitel avser en fråga: Hur får du det lilla ekoet ur murmuren på ett tillförlitligt sätt?
Avstånd från mål till radar
Radiovågor reser med ljusets hastighet c. Mät radar varaktighet Δt mellan överföring och mottagning, då signalen vid den tiden har avståndet till målet två gånger (att komma och gå). Avståndet (R) är alltså:
En radar får ett eko 200 μs efter att ha skickat pulsen. R = (3 × 108 8 8 8 8 8 8 8 × 200 x 10-6) / 2 = 60 000 / 2 = 30 km.
Radiovågor reser ~ 300 m per mikrosekund. För varje mikrosekundersperiod finns det en räckvidd på 150 m. Användbar: 1 km räckvidd ≈ 6,7 μs mognad; 150 km
Denna enkla formel är hjärtat av varje pulsradar. Allt som stör tidpunkten — en för tidig nästa puls (Maximalt entydigt rangeett mål eko som kommer in medan sändaren fortfarande är på (Minsta intervallet) ) — Stäng av avståndet omedelbart.
Clutter och buller
Echo av målet är inte det enda som kommer in i mottagaren. Två kategorier av oönskade signaler avgör om ett mål är synligt:
Buller
Buller är slumpmässig elektrisk energi, som till stor del genereras i mottagaren själv (termiskt ljud) och delvis från miljön och universum. Buller finns alltid där och på alla frekvenser. Ett mål eko är inte detekterbart förrän det är tillräckligt ovanför bullergolvet; förhållandet mellan signalkraft och ljudkraft kallas för signal-to-noise förhållandet (SNR). Detektering är i slutändan ett statistiskt spel: tröskeln (tröskeln)Tröskel, konstant falsk växelkurs och automatisk fångstkontroll) bör vara tillräckligt hög för att inte ständigt se buller för mål, och tillräckligt låg för att inte missa verkliga mål.
Clutter
Clutter består av verkliga ekon av objekt där du inte är intresserad: Jordens yta, havsvågor, regn, hagel, fågelsvarmar, väderkvarnar, byggnader. Clutter kan vara många gånger starkare än eko av ett flygplan — En bergssluttning återspeglar miljontals gånger mer energi än ett jaktplan.
| Arter | Källa | Funktion | Kontrollkontroll |
|---|---|---|---|
| Ground clutter | mark, byggnader | Mycket stark, fortfarande | MTI / Doppler filtrering (Pulse doppler radar och Moving Target Indicator) ) |
| Sea clutter | Havsvågor | rör sig långsamt, grovt | CFAR, polarisering, doppler |
| Väder Clutter | regn, hagel, snö | Voluminös, rör sig med vind | cirkulär polarisering (Polarisering av den elektromagnetiska vågenDoppler |
| Änglar | fåglar, insekter | Liten, långsam | Snabba filter |
Den väsentliga skillnaden: buller är slumpmässigt och överallt; röran är en riktig reflektion med en fast plats eller egen hastighet. Därför utkämpas de annorlunda: Kämpa buller med mer kraft, bättre mottagare och integration.Pulskomprimering och pulsintegration); röran slåss med filter som skiljer sig genom hastighet (doppler/MTI) och med adaptiva trösklar (CFAR, Tröskel, konstant falsk växelkurs och automatisk fångstkontroll).
Jamming lägger till artificiellt "buller" eller falska ekon och faller därför exakt i denna kamp: Medlidande försöker förstöra radarns SNR, radarn försöker se målet med filtrering, frekvensförändringar och signaloperation.